【新文案】初中物理中的非纯电阻电路计算
初中物理中的非纯电阻电路计算
——电动机及高压输电
安徽省萧县初级中学城北校区：姜春辉近年来安徽中考物理试题灵活多变，考查内容不再是传统知识的认识与认知，逐步走向思维与方式方法的结合，学生单靠记忆与练习已经不能适应中考，这类测试题一般称为信息给予题或初高中知识衔接题，
主在培养学生的思维能力和分析解决问题能力，今天就来说一说关于这一类型的电动机及高压输电的计算：
一、关于电动机的问题：
例题1：小明利用玩具车上的电动机做实验，发现当电动机两端电压为3V时，电动机正常工作，用电流表
测量通过电动机的电流为1A，查阅电动机的说明书发现电动机的电阻为1Ω；小明看了数据感到十分奇怪，怎么
此时R≠??
，那么怎样计算电动机1min消耗的电能？怎样计算电动机1min产生的热量？怎样计算电动机1min输??
出的机械功？怎样计算电动机转化为机械能的效率？
【总论】初中物理电学知识相对来说是一个难点，而电学中的非纯电阻计算又是电学中的难点，故学生在遇
到这类习题时常感到无从下手，纷繁的电学公式不知用哪个才能解决，今天就电动机问题做一总结，从中理解公
式应用原理及解题的途径，做到对该类问题有的放矢、举一反三。
【名师讲解】：一般的电学计算中的用电器都是把电能转化为内能，即消耗的电能全部转化为内能，能量的
转化单一，而电动机是将电能转化为机械能的机械，在转化过程中有部分电能转化为内能以热量的形式散发到空
气中，也就是说电动机工作时能量的转化不再是单一，而是电能转化为机械能和内能两种形式，故计算起来相对
就复杂些，因消耗电能W电与转化为机械能W机和内能Q之间存在W电=W机+Q，而电能公式W电=UIt，焦耳定律公式
；即非纯电阻电路中欧姆定律不在适用，所以我们要认识第一点在电动机
Q=I2Rt，故此时UIt≠I2Rt，可得R≠??
??
的计算中决不允许使用欧姆定律公式参与计算。
题中电动机1min消耗的电能用电能公式W电=UIt=3V×1A×60s=180J；
题中电动机1min产生的热量用焦耳定律公式Q=I2Rt=（1A）2×1Ω×60s=60J;
题中电动机1min输出的机械功W机=W电-Q=180J-60J=120J；
题中电动机转化为机械能的效率η=W机/W电×100％=120J/180J×100％=66.7％.
【总结】电动机的计算公式有
消耗电能W电=UIt、
产生热量Q=I2Rt、
输出的机械功W机=W电-Q、
转化为机械能的效率η=W机/W电×100％；
另外当电动机不转时电能全部转化为内能此时欧姆定律成立U=IR 熟记此四公式，关于电动机的计算便可应付自如，当然也有推导公式
消耗电功率P电=UIt、
产生热功率P热=I2Rt、
输出的机械功率P机=P电-P热、
转化为机械能的效率η=P机/P电×100％；
【强化训练】：
1、如图是小明同学自制的电动机模型，若采用的电源电压是3V，线圈的内阻是1Ω，通过
线圈的电流是1A，则此自制电动机转化为机械能的效率是。
2、如图是电动车动力系统示意图。汽车行驶时，通过改变滑动变阻器的阻值来调节
电动机转速，从而改变行驶速度，当滑动变阻器移到a端时，汽车速度最大，电压
表的示数为220V，电流表的示数为15A，若电动机的内阻为0.4Ω，则1s内电流通
过电动机内阻所产生的热量为J.
3、如图所示，小明利用自己的小电动机和滑动变阻器实现了如下过程；当调节滑动
变阻器时小电动机不转时，电压表示数为1V，电流表示数为0.5A；当电动机正常运
转时，电压表示数为 2.5V，电流表示数为2A，则当电动机正常工作时，10S内电动机
线圈产生的热量为J.
4、某电风扇上标有“220V 60W”的字样，已知它的内阻R=2Ω，求：
（1）电风扇正常转动时，通过它的电流是多少？
（2）内阻由于电流的热效应，将部分电能转化为内能，则该电风扇每秒产生多少热量？
（3）若接通电源后，由于某种原因，电风扇不能转动，这时通过它的电流有多大？此时有可能发生什么
问题？
5、物理实验室有一个微型电动机，铭牌上标有“12V 3W”字样，电动机线圈电阻为 1.92
Ω，兴趣小组的同学想让这个电动机正常工作，但手边只有一个电压恒为18V的电源，
于是他们找来一个阻值合适的电阻R与之串联接入电路如图所示，电动机恰好正常工作，
求：
（1）所串联的电阻R的阻值？
（2）电动机正常工作时，电阻R消耗的电功率？
（3）电动机工作时，主要把电能转化为机械能，另一部分能量在线圈中以热量的形式散失掉，则电动机
正常工作时的效率？
6、如图所示，电源电压为3V，定值电阻R=14Ω，电动机M内阻r M=0.1Ω。当开关S断开时，电流表示数为0.2A；当开关S闭合时，电流表示数为0.9A。请计算：
（1）电源内阻r
（2）开关S 闭合时电源的输出电压（3）开关S 闭合时电动机的发热功率
7、一部电动玩具中直流电动机工作时两端的电压为3V ，通过电动机的电流为
1A ，线圈的电阻为
0.6Ω，
则：
（1）电动机在1min 内消耗的电能为多少；
（2）电动机在这种状态下的工作效率为多少（电动机的效率为输出机械能与消耗电能的比值）8、如图所示是某型号直流电动机，当加在该电动机两端电压为1V 时，电动机卡住不转动，测得通过它的
电流为1A ；当加在该电动机两端的电压为6V 时，电动机正常转动，测得通过它的电流为
0.3A ，当电动机
正常工作1min 时，求：
（1）电流通过电动机做的功是多少？（2）电动机所做的机械功是多少？（3）若电动机的内阻用r 表示，正常工作的电流用
I 表示，正常工作两端的电压用U 表示，电动机的效
率用η表示，请推证：
r =1-I U
g 。
9、如图所示，一台小型直流电动机D 在3V 电源电压下工作，用此电动机提升质量为400g 的物体P 时，
通过它的电流是0.2A 。在30s 内可使该物体被匀速提升3m 。若不计除电动机线圈生热之外的能量损失，
求：
（1）电动机对物体做的功；（2）在提升重物的
30s 内，电动机线圈所产生的热量；
（3）取下物体，若用手先捏住转轴让该电动机不转，电流表的示数为I1；然后放手让电动机正常转动，
电流表的示数为
I2；试证明该电动机效率为
1
2
1=I I I