馬劍同學利用如圖*所示電器，測定自己製作的玩具小飛機所需要的電動機工作數據，已知電源電壓恆定，當滑動變阻器滑片...

問題詳情：

馬劍同學利用如圖*所示電器，測定自己製作的玩具小飛機所需要的電動機工作數據，已知電源電壓恆定，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係如圖乙所示，當通過電動機的電流大於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．

【回答】

【考點】歐姆定律的應用；電功率的計算．

【分析】由電路圖可知，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）為防止電路中電流過大燒壞電動機和電源，閉合開關前滑動變阻器處於最大阻值處；電源電壓恆定，則電壓表V2的示數不變，據此判斷V1與A的變化規律，由圖象可知電源的電壓；

（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，由圖象可知電動機兩端的電壓和電路中的電流，此時電動機轉子不轉動是純電阻用電器，根據歐姆定律求出電動機線圈的電阻和電路中的總電阻，利用電阻的串聯求出滑動變阻器的最大阻值；

（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，根據P=UI求出輸出的最大功率；根據P=I2R求出線圈電阻的發熱功率，輸出功率減去發熱功率即為輸出機械能的功率，輸出機械能的功率和消耗電能的功率之比即為電動機的效率．

【解答】解：由電路圖可知，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，滑動變阻器滑片處於最大阻值處的最右端；

因電源電壓恆定，

所以，電壓表V2的示數不變，由圖象可知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，

由圖象可知，電動機兩端的電壓UM=0.2V，電路中的電流I=0.2A，

由I=可得，電動機線圈的電阻和電路中的總電阻分別為：

R線圈===1Ω，R===15Ω，

因串聯電路中總電阻等於各分電阻之和，

所以，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，

由圖象可知，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=×100%=×100%=80%．

答：（1）右；3；b；

（2）電動機線圈的電阻為1Ω，滑動變阻器的最大阻值為14Ω；

（3）在這個過程中，電動機的最大輸出功率為1.8W；當電動機輸出功率最大時，電動機的效率為80%．

知識點：電功率單元測試

題型：計算題