Question

20．某同学进行用实验测定玩具电动机的相关参数．如图1中M为玩具电动机．闭合开关S，当滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端的过程中，两个电压表的读数随电流表读数的变化情况如图2所示．图中AB、DC为直线，BC为曲线．不考虑电表对电路的影响．

①变阻器滑片向左滑动时，V₁读数逐渐减小．（选填：增大、减小或不变）
②电路中的电源电动势为3.6V，内电阻为2Ω．
③此过程中，电源内阻消耗的最大热功率为0.18W．
④变阻器的最大阻值为30Ω．

Answer 1

分析 ①由闭合电路欧姆定律明确电流及电压的变化；
②确定图线与电压表示数对应的关系．根据图线求出电源的电动势和内阻．
③判断V₂读数的变化情况．电源内阻的功率由P=I²r求解．
④当I=0.1A时，电路中电流最小，变阻器的电阻为最大值，由欧姆定律求解变阻器的最大阻值．

解答 解：
①变阻器向左滑动时，R阻值变小，总电流变大，内电压增大，路端电压即为V₁读数逐渐减小；

②由电路图甲知，电压表V₁测量路端电压，电流增大时，内电压增大，路端电压减小，所以最上面的图线表示V₁的电压与电流的关系．此图线的斜率大小等于电源的内阻，为r=$\frac{3.4-3.0}{0.2}$Ω=2Ω；
当电流 I=0.1A时，U=3.4V，则电源的电动势 E=U+Ir=3.4+0.1×2V=3.6V；

③当I=0.3A时，电源内阻消耗的功率最大，最大功率P_max=I²r=0.09×2=0.18W；

④当I=0.1A时，电路中电流最小，变阻器的电阻为最大值，所以 R=$\frac{E}{I}$-r-r_M=（$\frac{3.6}{0.1}$-2-4）Ω=30Ω．
故答案为：①减小；②3.6，2；③0.18；④30．

点评 本题考查对物理图象的理解能力，可以把本题看成动态分析问题，来选择两电表示对应的图线．对于电动机，理解并掌握功率的分配关系是关键．