专训：与电动机相关的计算
名师点金：
当电动机正常工作时，不遵循欧姆定律，不能利用欧姆定律进行相关的计算；当电动机被卡住时，线圈直接接在电源上，可以利用欧姆定律进行相关计算。
电动机正常工作时，把电能转化为机械能和内能，其中，电能W＝UIt、内能Q＝I2Rt、机械能W机＝W－Q、电功率P＝UI、热功率P热＝I2R、机械功率P机＝P－P热、电能转化为机械能的效率η＝W机/W或η＝P机/P。
电热综合
1．一个实验用的电动机与电流表串联后接在6 V直流稳压电源上。闭合开关后电动机并没有转动，这时电流表的读数为5 A，检查发现电动机轴上的齿轮被卡住了。
(1)排除故障后，让电动机带动轻负载转动，这时电流表的读数为1 A，此时电动机做的机械功的功率为多少瓦？
(2)当电动机在作用过程中由于负载太大或其他原因不能正常转动时，能不能给电动机通电？你能说出其中的原因吗？
力电综合
2．【中考·泸州】太阳能电动车，它由太阳能电池提供动力，如图是它的电路简化图，光能转化为电能储存在太阳能电池中，提供电动机转动需要的动力，可通过改变调速电阻来调节电动机转速。已知太阳能电池电压为600 V。请回答以下问题：
(第2题图)
(1)当调速电阻的滑片P在最右端时，调速电阻接入电路的阻值为10 Ω，闭合开关S，电压表示数为500 V，此时电动机的电功率是多少？
(2)当调速电阻的滑片P滑到最左端时，电动机电功率达到18 kW，此时电流表示数多大？
3．【中考·威海】某商厦每层楼高3 m，小明看到工作人员将360 kg的货物在一楼放入载货电梯内，闭合开关，仅用25 s的时间，便将货物运到六楼，小明对载货电梯产生了浓厚的兴趣，他通过查阅资料了解到该载货电梯的结构及工作电路如图所示，电梯是通过电动机带动钢丝绳提升货物的，电动机线圈电阻为2.4 Ω，电梯厢(含动滑轮)的质量为140 kg，提升上述货物时电流表的示数为20 A，不计钢丝绳的重力和一切摩擦，g取10 N/kg，请解答下列问题：
(1)匀速提升过程中钢丝绳上的拉力多大？
(2)电梯工作时消耗的总电能是多少？
(3)电动机工作时的效率多大？
(第3题图)
答案
专训
1．解：(1)电动机线圈的电阻R＝U/I1＝6 V/(5 A)＝1.2 Ω。
当电动机转动时，消耗的总功率P总＝U×I2＝6 V×1 A＝6 W，
电动机线圈的发热功率P热＝I22×R＝(1 A)2×1.2 Ω＝1.2 W，
电动机做的机械功的功率P机＝P总－P热＝6 W－1.2 W＝4.8 W。
(2)不能给电动机通电。当电动机不能正常转动时，由于电动机线圈的电阻很小，电路中的电流很大，线圈发热功率大，容易烧坏电动机。
2．解：(1)由题意可知：当调速电阻的滑片P在最右端时，电动机与调速电阻串联，电压表测得的是电动机两端电压，
调速电阻两端电压U调＝U－U机＝600 V－500 V＝100 V，
I＝＝＝10 A。
电动机的电功率P＝U机I＝500 V×10 A＝5 000 W＝5 kW。
(2)当调速电阻的滑片P滑到最左端时，电路中只有电动机连入电路：
此时电动机两端的电压U机′＝U＝600 V，
由P′＝U机′I′可知，电流表的示数I′＝＝＝30 A。
3．解：(1)电梯厢和货物的总重G＝mg＝(m货＋m厢)g＝(360 kg＋140 kg)×10 N/kg＝5 000 N。
匀速提升过程中钢丝绳上的拉力F＝G/4＝5 000 N/4＝1 250 N。
(2)电梯工作时电路消耗的总电能 W＝UIt＝220 V×20 A×25 s＝1.1×105 J。
(3)电流通过电动机产生热量Q＝I2Rt＝(20 A)2×2.4 Ω×25 s＝2.4×104 J。
电动机输出的有用功W有＝Gh＝5 000 N×3 m×5＝7.5×104 J，
电动机消耗的电能W电＝W有＋Q＝7.5×104 J＋2.4×104 J＝9.9×104 J，
电动机工作时的效率η＝×100%＝×100%≈75.8%。
专训：区分三大电磁现象
名师点金：
名师点金：
电流的磁效应、磁场对电流的作用、电磁感应，是三大电磁现象，将三者所展示的原理图和实际应用进行对比，可以加深对相关知识的理解和运用。
电磁现象
发现者
原理图的特征
应用
电流的磁效应
奥斯特
导线＋小磁针
电磁铁
磁场对电流的作用
磁场＋导体＋电源
电动机
电磁感应
法拉第
磁场＋导体＋电流表(灯泡)
发电机
三大电磁现象的对比
1．【中考·南宁】在图示的实验中，用来探究电磁铁磁性强弱与哪些因素有关的实验是( )
2．【中考·自贡】POS刷卡机的广泛应用给人们的生活带来了便利。POS机的刷卡位置有一个绕有线圈的小铁环制成的检测头(如图所示)。在使用时，将带有磁条的信用卡在POS机指定位置刷一下，检测头的线圈中就会产生变化的电流，POS机便可读出磁条上的信息。如图中能反映POS刷卡机读出信息原理的是( )
(第2题图)
3．【中考·长沙】现代武器中有一种新型电磁炮，它是利用电磁技术制成的一种先进武器，具有速度快，命中率高等特点，其原理是利用磁场对通电导体的作用。下图中与此工作原理相同的是( )
发电机与电动机的对比
4．【中考·鄂州】如图所示，闭合开关，先将导体ab水平用力向右移动，导体cd也随之运动起来。下列说法正确的是( )
A．实验装置中的甲装置产生的现象在生活中的应用是电动机
B．实验装置中的乙装置的原理是电磁感应现象
C．实验装置中的乙装置把机械能转化为电能
D．如果回路均为超导材料制成，且导体ab与cd之间距离足够大，当回路中产生感应电流后，同时撤去两蹄形磁体，则回路中电流很长时间不消失
(第4题图)
5．【中考·镇江】某同学制作了图甲所示的装置：风吹动时，风车带动磁体上方的线圈转动(线圈两端引出线上的绝缘漆已全部刮掉)，灵敏电流计的指针会发生偏转。图乙是该同学设计的另一种由轻质材料制成的风车模型，则下列说法正确的是( )
A．该装置是利用电流磁效应工作的
B．该装置的工作原理与电动机相同
C．若将图甲中电流计换成干电池，则无风吹时，线圈能持续转动
D．若用图乙所示风车模型替换图甲中风车，则有风吹时，电流计指针也能发生偏转
(第5题图)
6．【中考·盐城】小峰为了探究某电动玩具车内部电动机与指示灯的连接方式，他将这辆玩具车的电池取下，保持开关闭合，转动车轮，车上的指示灯还能发光，进一步探究发现，玩具车内部电路是由电源、开关、电动机、指示灯各一个组成的，则该玩具车电路中电动机与指示灯( )
A．可以确定，一定串联
B．可以确定，一定并联
C．可以确定，串联、并联都行
D．需要再断开开关，转动车轮，观察指示灯是否发光，才能判断
7．【中考·济宁】发电机的工作原理是____________；能说明直流电动机工作原理的是图中的________图。
(第7题图)
8．【中考·烟台】如图为电动机和发电机模型，其中图________(填“甲”或“乙”)为电动机模型，其工作原理是________________________；电动机工作时，能够使线圈平稳、连续不停地转动下去是靠________实现的。
(第8题图)
扬声器与话筒的对比
9．如图所示的装置中，纸片上粘着线圈，线圈的两端用导线引出，接在能测微小电流的示波器上，线圈放在磁体的磁极附近。当你对着线圈大声说话时，示波器上有波形出现(即产生电流)。对此，下列说法不正确的是( )
(第9题图)
A．产生的电流是感应电流
B．此装置能把声音信号转变成电信号
C．若线圈绕中心轴转动，示波器一定有波形出现
D．若线圈绕中心轴转动，示波器一定无波形出现
10．【中考·宜宾】在下列设备中，利用了电磁感应原理工作的是( )
11．【中考·佛山】如图所示，当动圈式话筒工作时，声音使得膜片________，与膜片相连的线圈跟着做切割________运动产生感应电流，这就是________现象。
(第11题图)
12．作为一种应急措施，可以用扬声器代替话筒。如图所示装置，人对着扬声器的锥形纸盆说话，声音就会使与纸盆相连的线圈在________中振动，从而产生随着声音的变化而变化的电流。这种产生电流的现象在物理学上称为____________现象。
(第12题图)
答案
专训
1．D 点拨：图A是探究磁极间的相互作用规律，图B是探究电磁感应现象，图C是探究电流的磁效应。
2．B 点拨：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中有感应电流产生，这种现象是电磁感应现象，POS刷卡机读出信息原理就是电磁感应现象，故选B。
3．B 点拨：由题意可知，电磁炮的工作原理是磁场对通电导体的作用，故其装置中应既有磁场又有通电的导体，且在此过程中将电能转化为机械能，故B正确；A图中的电热水壶利用了电流的热效应，通电时将电能转化为内能，使水温升高，与题意不符；C图为电磁感应现象，导体做切割磁感线运动时，将机械能转化为电能，与题意不符；D图为电磁继电器，它是利用电流的磁效应，与题意不符。
4．D 点拨：装置甲中，导体ab水平向右移动，会切割磁感线，导体中会产生感应电流，可见甲装置相当于发电机，将机械能转化为电能。装置乙中，通电导体cd会受到磁场力的作用而运动，可见乙装置相当于电动机，将电能转化为机械能。撤去蹄形磁体，由于超导材料不发热，电能不会被消耗，则电路中电流不会消失。
5．D 点拨：图甲是风车转动后带着线圈转动，线圈在磁场中做切割磁感线运动，利用的是电磁感应原理，故A错误。该装置中没有电源，因此不是电动机的原理展示，故B错误。将图甲中电流计换成干电池后，改装成电动机，但是线圈两端引出线的绝缘漆全部刮掉，使得电流不能持续改变方向，从而不能连续转动，故C错误。将图乙中的风车换到图甲中后，由于图乙中叶片一面凸一面平，使得叶片两侧出现流速差，从而产生压强差，产生压力差，驱动叶片转动。
6．B 点拨：转动车轮，车轮带动电动机转动，电动机变成了发电机，转动车轮，车上的指示灯发光，说明此时电动机、指示灯构成闭合回路，故电动机与指示灯是并联的；如果电动机与指示灯是串联的，拆去电池、闭合开关后，电动机、指示灯组成的电路是开路，指示灯不会发光。
7．电磁感应；乙
8．甲；磁场对电流有力的作用；换向器
9．D 点拨：对着线圈大声说话时，纸片上的线圈会随纸片一起振动，并切割磁感线，产生感应电流，这个装置类似于话筒，将声音信号转变为电信号。若线圈绕中心轴转动，一定会切割磁感线，产生感应电流，故示波器一定会有波形出现。
10．B 点拨：电磁铁是利用电流的磁效应来工作的，喇叭和电动机是利用磁场对电流的作用来工作的。
11．振动；磁感线；电磁感应
12．磁场；电磁感应 点拨：人对着锥形纸盆说话时，引起纸盆的振动，这种振动带动固定在上面的线圈也在振动，线圈的振动切割了永久磁体的磁场，产生了感应电流，这种感应电流的强弱变化与声音的振动变化特征相同，把声信号转化成了电信号。因此在这种情况下扬声器的工作过程应用了电磁感应原理；该现象称之为电磁感应现象。
