Question

【题目】马剑同学利用如图甲所示电器，测定自己制作的玩具小飞机所需要的电动机工作数据，已知电源电压恒定，当滑动变阻器滑片从一端滑至另一端的过程中，两个电压表的读数与电流表的读数变化关系如图乙所示，当通过电动机的电流大于0.4A时，电动机转子才转动．

（1）开关S闭合前，滑动变阻器滑片应滑至最端（选填“左”或“右”）；由图可知电源电压为V，其中（选填“a”或“b”）是表示 与 变化的规律；
（2）求电动机线圈的电阻和滑动变阻器的最大阻值；
（3）在这个过程中，求电动机的最大输出功率；当电动机输出功率最大时，求电动机的效率．

Answer 1

【答案】
（1）右；3；b
（2）

解：当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路中的电流最小，

由图象可知，电动机两端的电压UM=0.2V，电路中的电流I=0.2A，

由I= 可得，电动机线圈的电阻和电路中的总电阻分别为：

R线圈= = =1Ω，R= = =15Ω，

因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，

所以，滑动变阻器的最大阻值：

R滑=R﹣R线圈=15Ω﹣1Ω=14Ω；

答：电动机线圈的电阻为1Ω，滑动变阻器的最大阻值为14Ω；

（3）

解：当电路中的电流最大时，电动机的输出功率最大，

由图象可知，电路中的最大电流I大=0.6A，

电动机的最大输出功率：

P大=UI大=3V×0.6A=1.8W，

线圈电阻的发热功率：

P线圈=I大2R线圈=（0.6A）2×1Ω=0.36W，

输出功率：

P输出=P大﹣P线圈=1.8W﹣0.36W=1.44W，

电动机的效率：

η= ×100%= ×100%=80%．

答：在这个过程中，电动机的最大输出功率为1.8W；当电动机输出功率最大时，电动机的效率为80%．

【解析】解：由电路图可知，电动机M与滑动变阻器串联，电压表V1测M两端的电压，电压表V2测电源的电压，电流表测电路中的电流．（1）为保护电路，开关S闭合前，滑动变阻器滑片处于最大阻值处的最右端；
因电源电压恒定，所以，电压表V2的示数不变，由图象可知a表示V2与A的变化规律、b表示V1与A的变化规律，且电源的电压为3V；
【考点精析】通过灵活运用欧姆定律及其应用和电功率的计算公式，掌握欧姆定律的应用： ① 同一个电阻，阻值不变，与电流和电压无关 但加在这个电阻两端的电压增大时，通过的电流也增大．（R=U/I） ② 当电压不变时，电阻越大，则通过的电流就越小．（I=U/R） ③ 当电流一定时，电阻越大，则电阻两端的电压就越大．（U=IR）；计算电功率公式：P =W/t ；P=UI ; 式中单位P→瓦(w)；W→焦；t→秒；U→伏（V）；I→安（A）计算电功率还可用公式：P=I2R和P= U2/R即可以解答此题．