Question

【題目】馬劍同學(xué)利用如圖甲所示電器，測(cè)定自己制作的玩具小飛機(jī)所需要的電動(dòng)機(jī)工作數(shù)據(jù)，已知電源電壓恒定，當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片從一端滑至另一端的過程中，兩個(gè)電壓表的讀數(shù)與電流表的讀數(shù)變化關(guān)系如圖乙所示，當(dāng)通過電動(dòng)機(jī)的電流大于0.4A時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子才轉(zhuǎn)動(dòng)．

（1）開關(guān)S閉合前，滑動(dòng)變阻器滑片應(yīng)滑至最端（選填“左”或“右”）；由圖可知電源電壓為V，其中（選填“a”或“b”）是表示 與 變化的規(guī)律；
（2）求電動(dòng)機(jī)線圈的電阻和滑動(dòng)變阻器的最大阻值；
（3）在這個(gè)過程中，求電動(dòng)機(jī)的最大輸出功率；當(dāng)電動(dòng)機(jī)輸出功率最大時(shí)，求電動(dòng)機(jī)的效率．

Answer 1

【答案】
（1）右；3；b
（2）

解：當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大時(shí)，電路中的電流最小，

由圖象可知，電動(dòng)機(jī)兩端的電壓UM=0.2V，電路中的電流I=0.2A，

由I= 可得，電動(dòng)機(jī)線圈的電阻和電路中的總電阻分別為：

R線圈= = =1Ω，R= = =15Ω，

因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，

所以，滑動(dòng)變阻器的最大阻值：

R滑=R﹣R線圈=15Ω﹣1Ω=14Ω；

答：電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為1Ω，滑動(dòng)變阻器的最大阻值為14Ω；

（3）

解：當(dāng)電路中的電流最大時(shí)，電動(dòng)機(jī)的輸出功率最大，

由圖象可知，電路中的最大電流I大=0.6A，

電動(dòng)機(jī)的最大輸出功率：

P大=UI大=3V×0.6A=1.8W，

線圈電阻的發(fā)熱功率：

P線圈=I大2R線圈=（0.6A）2×1Ω=0.36W，

輸出功率：

P輸出=P大﹣P線圈=1.8W﹣0.36W=1.44W，

電動(dòng)機(jī)的效率：

η= ×100%= ×100%=80%．

答：在這個(gè)過程中，電動(dòng)機(jī)的最大輸出功率為1.8W；當(dāng)電動(dòng)機(jī)輸出功率最大時(shí)，電動(dòng)機(jī)的效率為80%．

【解析】解：由電路圖可知，電動(dòng)機(jī)M與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表V1測(cè)M兩端的電壓，電壓表V2測(cè)電源的電壓，電流表測(cè)電路中的電流．（1）為保護(hù)電路，開關(guān)S閉合前，滑動(dòng)變阻器滑片處于最大阻值處的最右端；
因電源電壓恒定，所以，電壓表V2的示數(shù)不變，由圖象可知a表示V2與A的變化規(guī)律、b表示V1與A的變化規(guī)律，且電源的電壓為3V；
【考點(diǎn)精析】通過靈活運(yùn)用歐姆定律及其應(yīng)用和電功率的計(jì)算公式，掌握歐姆定律的應(yīng)用： ① 同一個(gè)電阻，阻值不變，與電流和電壓無關(guān) 但加在這個(gè)電阻兩端的電壓增大時(shí)，通過的電流也增大．（R=U/I） ② 當(dāng)電壓不變時(shí)，電阻越大，則通過的電流就越小．（I=U/R） ③ 當(dāng)電流一定時(shí)，電阻越大，則電阻兩端的電壓就越大．（U=IR）；計(jì)算電功率公式：P =W/t ；P=UI ; 式中單位P→瓦(w)；W→焦；t→秒；U→伏（V）；I→安（A）計(jì)算電功率還可用公式：P=I2R和P= U2/R即可以解答此題．