Question

【題目】馬劍同學利用如圖甲所示電器，測定自己制作的玩具小飛機所需要的電動機工作數據，已知電源電壓恒定，當滑動變阻器滑片從一端滑至另一端的過程中，兩個電壓表的讀數與電流表的讀數變化關系如圖乙所示，當通過電動機的電流大于0．4A時，電動機轉子才轉動．

（1）開關S閉合前，滑動變阻器滑片應滑至最 端（選填“左”或“右”）；由圖可知電源電壓為 V，其中 （選填“a”或“b”）是表示與變化的規律；

（2）求電動機線圈的電阻和滑動變阻器的最大阻值；

（3）在這個過程中，求電動機的最大輸出功率；當電動機輸出功率最大時，求電動機的效率．

Answer 1

【答案】（1）右；3；b；（2）1Ω，14Ω；（3）1．8W；80%

【解析】試題分析：由圖示可知，電動機M與滑動變阻器串聯，電壓表V1測M兩端的電壓，電壓表V2測電源的電壓，電流表測電路中的電流；（1）為保護電路，開關S閉合前，滑動變阻器滑片處于最大阻值處的最右端；由于電源電壓恒定，故電壓表V2的示數不變，根據圖象可知a表示V2與A的變化規律、b表示V1與A的變化規律，且電源的電壓為3V；（2）當滑動變阻器接入電路中的電阻最大時，電路中的電流最小，根據圖象可知，電動機兩端的電壓UM=0．2V，電路中的電流I=0．2A，根據公式I=U/R可得，電動機線圈的電阻和電路中的總電阻分別為：R線圈=UM/I=0．2V/0．2A=1Ω，R=U/I=3V/0．2A=15Ω，由于串聯電路中總電阻等于各分電阻之和，故滑動變阻器的最大阻值：R滑=R﹣R線圈=15Ω﹣1Ω=14Ω；（3）當電路中的電流最大時，電動機的輸出功率最大，根據圖象可知，電路中的最大電流I大=0．6A，電動機的最大輸出功率：P大=UI大=3V×0．6A=1．8W，線圈電阻的發熱功率：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，電動機的效率：η=P輸出/P大=1．44W/1．8W=80%。