Question

小明同學(xué)的玩具電動(dòng)車(chē)上，有一微型直流電動(dòng)機(jī)，從消耗電能方面看，其內(nèi)部可等效為如圖所示電路．當(dāng)電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)S置于“1”；當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)S置于“2”．電阻R₁為線(xiàn)圈電阻，它的功率為發(fā)熱功率；電動(dòng)機(jī)對(duì)外做功的功率可用電阻R₂的功率代替．
（1）當(dāng)給它加O.3V電壓時(shí)，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，電路中的電流為0.3A，求電阻R₁的阻值．
（2）當(dāng)給它加3V電壓時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，電路中的電流為0.4A，求電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率及對(duì)外做功的功率．
（3）當(dāng)給它加3V電壓而電動(dòng)機(jī)被卡�。�電機(jī)不轉(zhuǎn)）時(shí)，求發(fā)熱功率．
（4）比較（2）、（3）兩個(gè)發(fā)熱功率，你認(rèn)為電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)若被卡住，對(duì)電動(dòng)機(jī)會(huì)產(chǎn)生什么危害？

Answer 1

分析：本題屬于開(kāi)關(guān)控制題型，在解題時(shí)可使用討論法，將一道大題化為幾道小題來(lái)進(jìn)行討論分析．解題過(guò)程中可根據(jù)R=

U

I

求出電阻R₁的阻值，根據(jù)公式P=I2R或P=

U2

R

或P=UI計(jì)算發(fā)熱功率的大小．

解答：解：（1）當(dāng)給它加O.3V電壓時(shí)（U=0.3V），電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，電路中的電流為0.3A（I=0.3A），
R₁=

U

I

=

0.3V

0.3A

=1Ω．
（2）當(dāng)給它加3V電壓時(shí)，電阻R₁與電阻R₂串聯(lián)，電路中的電流為0.4A，
電阻R₁的發(fā)熱功率：P₁=I²R₁=（O.4A）²×1Ω=O.16W，
電源輸出功率：P=UI=3V×0.4A=1.2W，
對(duì)外做功的功率：P₂=P-P₁=1.2W-0.16W=1.04W．
（3）當(dāng)給它加3V電壓而電動(dòng)機(jī)被卡住時(shí)，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)接1，R₁=1Ω此時(shí)的發(fā)熱功率為：
P₁′=

U2

R1

=

3V×3V

1Ω

=9W．
（4）因?yàn)?W遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于0.16W，所以電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)若被卡住，其發(fā)熱功率將大大提高，若不及時(shí)切斷電源，會(huì)使電動(dòng)機(jī)溫度很快升高，極易燒壞電動(dòng)機(jī)．
答：（1）當(dāng)給它加O.3V電壓時(shí)，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，電路中的電流為0.3A，求電阻R₁的阻值為1Ω．
（2）當(dāng)給它加3V電壓時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，電路中的電流為0.4A，電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率為0.16W，對(duì)外做功的功率為1.04W．
（3）當(dāng)給它加3V電壓而電動(dòng)機(jī)被卡�。�電機(jī)不轉(zhuǎn)）時(shí)，發(fā)熱功率為9W．
（4）當(dāng)電動(dòng)機(jī)被卡住其發(fā)熱功率將大大提高，若不及時(shí)切斷電源，會(huì)使電動(dòng)機(jī)溫度很快升高，極易燒壞電動(dòng)機(jī)．

點(diǎn)評(píng)：能否根據(jù)題意準(zhǔn)確判斷出開(kāi)關(guān)的狀態(tài)是本題的解題關(guān)鍵．