电动机的效率计算题（带答案）
一、分析
1.能量转化问题：
通电不转动的时候：电能转化成热能（纯电阻电路）W=Q
可以根据已知通过的电流和两端电压求出线圈的电阻：R=U0/I0
通电转动的时候：电能转化为机械能和热能（非纯电阻电路） 电动机消耗的总功率：P=UI 消耗的热功率：P热=I2R 机械功率：P= UI—I2R
电动机不转动时通过的电流【启动电流】大于 转动时的电流【工作电流】
2.例题分析
例： 一直流电动机线圈内阻一定，用手握住转轴使其不能转动，在线圈两端加电压为0.3V，电流为0.3A；松开转轴，在线圈两端加电压为2V时，电流为0.8A，电动机正常工作。求：该电动机正常工作时，输入的电功率是多少？电动机的机械功率是多少？电动机的效率是多少？
分析：电动机不转动时，其消耗的电功全部转化为内能，故可视为纯电阻电路，
U0.3Ω=1Ω，电动机转动时，消耗的电由欧姆定律得电动机线圈内阻：R==I0.3
能转化为内能和机械能，其输入的电功率为P入= Ul ·I1=2V ×0.8A =1.6W，
电动机的机械功率P机=P入一I12·R=1.6W一(0.8A)2×1Ω=0.96W
η=P机/P入=0.96W /1.6W=60%
二、巩固练习
1、小明认为：电风扇工作时，电能转化为叶片转动的机械能和线圈发热、摩擦等产生的内能。其中转化为机械能所做的功是 ，转化为内能所做的功是 (填“有用功”或“额外功”)。为了粗略探测电风扇正常工作的电能转化效率，小明用一个铭牌上标有额定电压为U，但其他字迹不清的小型直流电风扇来进行实验，实验设计如下：
(1)按右图所示连接好电路，闭合开关，叶片转动，移动变阻器滑片至某一位置时，叶片刚好不转动，测出此时电压表和电流表的示数分别为U0、I0，则线圈导体的电阻为 ；
(2)向 (填“左”或“右”)移动变阻器滑片，使电压
表示数为额定电压U，读出此时电流表的示数为I；
(3)若忽略摩擦，只考虑线圈发热损耗，则电风扇正常工作时电
能
转化效率的表达式η= (用测出的已知量表示)。
2、小华准备参加玩具赛车比赛，他运用如图所示的电路来挑选一只能量转换效率较高的电动机．设电池的电压恒定不变，他先用手捏住电动机的转轴，使其不转动，闭合开关后读出电流表的读数2A；然后放手，当电动机正常转动时，又读出电流表的读数为0.6A，则该玩具电动机正常
转动时将电能转化为机械能的效率为（ ） A．91% B．70% C．30% D．9%
3、某一直流电动机提升重物的装置，如图所示，重物的质量m=50kg，电源提供给电动机的电压为U=110V，不计各种摩擦，当电动机以v=0.9m/s的恒定速率向上提升重物时，电路中的电流强度I=5.0A，则电动机的线圈电阻R=？，电动机提升重物的效率η= ？（取g=10N/kg）
4、 某工地用电动起重机吊起重物，重物的质量
m=400kg，电源提供的电压U=220V，不计一切摩擦。
当电动起重机以v=0.lm/s的恒定速度向上提升重物
时，电路中的电流I=2A (g取l0N/kg)
(1)电动机线圈的电阻R是多少？
(2)电动机匀速提升质量m= 200kg的重物，电动机的输入功率不变，提升速度是多少？
5、如图所示，直流电动机通过电流做功提升重物，但在电
能转化成机械能的过程中，有部分电能变成内能。已知线
圈电阻
1.5Ω，电动机正常工作时，通过线圈电流2A，物
体质量540g，以1Om/s匀速上升，不计绳的重力和一切摩
擦。物体上升20s的过程中。求：(l)电压表读数；(2)电
流通过线圈产生的热量；(3)提升物体的有用功；(4)电动机工作效率。
6、电动自行车已是我们生活中必不可少的交通工具。电动骑行时，蓄电池给车上的电动机供电，为车提供动力。下表是某种型
号电动自行车主要的技术参数。问：
（1）该电动自行车以额定功率行驶时的工作电流是多大？ （2）行驶过程中每个轮胎与地面的接触面积为0.005m2，某中学生骑着该电动自行车在平直的公路上行驶，试计算地面受到的压强是多大？（g取10N/kg，中学生体重取50 kg） （3）从环保的角度考虑，与摩托车相比，电动自行车有什么优点？（列举两条）
7、在场馆和楼房建设工地上，“塔吊”是常见的一种起重设备，如图所示是“塔吊”的示意图.假设某塔吊配置的电动机铭牌上标有：额定电压380V， 额定功率38kW，线圈电阻0.4Ω．在一次吊起重物
时，电动机正常工作20s，把重物吊起20m．求：
（1）该电动机在这次吊起重物的过程中消耗的电能．
（2）电动机工作过程中，线圈产生的热量．
（3）在该起重设备中，如果这次吊起重物的机械效
率为80%，则被吊重物的质量为多少t？
8、地铁可以缓解城市公交运输压力，某学校综合实践活动小组的同学们收集
（1
（2）公交汽车每千米消耗燃油0.3kg，行驶1.8 km路程所消耗的燃油完全
燃烧放出多少热量？公交汽车的效率是多少？
（3）根据题中获得的信息，从物理学角度谈一谈地铁作为交通工具的优点．（写出两条即可）
1、答案：有用功 额外功 (1)UI IU0U0 (2)左 (3)0 UI0I0
2答案：B 3、R= 4Ω η= 81.8%． 4、10欧 0.2米/秒
5、1电压表测的是电动机的电压，电动机不是纯电阻，欧姆定律不适用。 P热=I2R=(2A)2×1.5Ω=6W P机械=Fv=mgv=0.54kg×10N/kg×10m/s=54W
P总=P热+P机械=6W+54W=60W
电动机的电压U=P总/I=60W/2A=30V
（2）电流通过线圈产生的热量Q=I2Rt=(2A)2×1.5Ω×20s=120J
（3）提升物体的有用功W有用=mgh=mgvt=0.54kg×10N/kg×10m/s×20s=1080J
（4）提升物体的总功W总=P总t=60W×20s=1200J
电动机工作效率η=W有用/W总=1080J/1200J=90%