【分析】
(1)电动机正常工作时是非纯电阻用电器,电流做的总功等于消耗的总电能,需用公式$W=UIt$计算;转化为内能的部分是电流通过线圈电阻产生的热量,要用焦耳定律$Q=I^2Rt$计算,注意需将时间单位换算为秒。
(2)电动机被卡住不转时,会变成纯电阻用电器,电能几乎全部转化为内能;根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$,线圈电阻较小,此时电路电流远大于正常工作电流,再由焦耳定律$Q=I^2Rt$可知,相同时间内线圈会产生大量热量,时间过长就会烧坏线圈。
【解析】
(1)先换算时间单位:$t=10\ \mathrm{min}=10×60\ \mathrm{s}=600\ \mathrm{s}$
电流做的功:
$W=UIt=220\ \mathrm{V} × 10\ \mathrm{A} × 600\ \mathrm{s}=1.32 × 10^6\ \mathrm{J}$
转化为内能的电能:
$Q=I^2Rt=(10\ \mathrm{A})^2 × 2\ \Omega × 600\ \mathrm{s}=1.2 × 10^5\ \mathrm{J}$
(2)电动机被卡住不转时,不再将电能转化为机械能,电能几乎全部转化为内能;此时电动机相当于纯电阻电路,根据$I=\frac{U}{R}$,线圈电阻$R$很小,电路中的电流远大于正常工作时的电流,由$Q=I^2Rt$可知,相同时间内线圈产生的热量急剧增多,时间过长会烧坏线圈。
【答案】
(1)电流做的功为$1.32 × 10^6\ \mathrm{J}$,转化为内能的电能为$1.2 × 10^5\ \mathrm{J}$;
(2)电动机被卡住不转时,电能几乎全部转化为内能,且电路中电流远大于正常工作电流,相同时间内线圈产生大量热量,时间过长会烧坏线圈。
【知识点】
电功的计算、焦耳定律、非纯电阻电路
【点评】
本题考查电功和焦耳定律在非纯电阻电路中的应用,核心是区分电动机正常工作(非纯电阻)与卡住不转(纯电阻)时的能量转化及公式适用场景,帮助学生明确纯电阻与非纯电阻电路中电功、电热的计算差异,深化对电能转化的理解。
【难度系数】
0.6