Question

【題目】【2016·呼和浩特卷】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(guò)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(guò)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(guò)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）1Ω，14Ω；（3）1．8W；80%

【解析】

由圖示可知，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；由于電源電壓恒定，故電壓表V2的示數(shù)不變，根據(jù)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；（2）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，根據(jù)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，根據(jù)公式I=U/R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=UM/I=0．2V/0．2A=1Ω，R=U/I=3V/0．2A=15Ω，由于串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，故滑動(dòng)變阻器的最大阻值：R滑=R﹣R線圈=15Ω﹣1Ω=14Ω；（3）當(dāng)電路中的電流最大時(shí)，電動(dòng)機(jī)的輸出功率最大，根據(jù)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=P輸出/P大=1．44W/1．8W=80%。