閉合開關后,用手按住玩具電動機的轉子,不讓它轉動,這時與電動機并聯的電壓表讀數為3伏,與電動機串聯的電流表讀數為6安.松手后,電動機正常轉動,此時電流表讀數為1安.這臺電動機正常轉動時,每秒鐘有________焦的電能轉變為機械能.
2.5
(1)當電機不轉時,電機可看作純電阻,由歐姆定律可求得電阻;
(2)電動機轉動時,電路為非純電阻電路,此時電源的輸出功率主要包括兩部分:做機械功的機械功率和熱損耗的發熱功率;根據P=UI求出電源的輸出功率需用,根據P=I2R求出發熱功率,兩者的差值即為電動機做機械功的機械功率,進而得出每秒鐘有多少電能轉變為機械能.
解答:(1)電動機未轉時,電源電壓為U=3V,電流為I1=6A,此時為純電阻電路;
則:線圈電阻R===0.5Ω.
(2)電動機轉動時,電路為非純電阻電路,電源的輸出功率包括兩部分:做機械功的機械功率和熱損耗功率;
電源的輸出功率為:P總=UI2=3V×1A=3W;
熱損耗功率為:P損=I22R=(1A)2×0.5Ω=0.5W;
因此,電動機做機械功的功率:P=P總-P損=3W-0.5W=2.5W;
所以每秒鐘電能轉變為機械能為W=Pt=2.5W×1s=2.5J.
故答案為:2.5.
點評:本題主要考查了歐姆定律和電功率計算公式的應用,由于牽涉到純電阻和非純電阻電路,難度有所增加;需要注意的是:歐姆定律是在純電阻電路中得出的,所以它的應用有一定的局限性,即只適用于純電阻電路.在非純電阻電路中,計算電功率必須用:P=UI=,計算電功必須用:W=Pt=UIt,計算電熱必須用:Q=I2Rt(焦耳定律).