Question

【题目】【2016·呼和浩特卷】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）1Ω，14Ω；（3）1．8W；80%

【解析】

由图示可知，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；由于电源电压恒定，故电压表V2的示数不变，根据图象可知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；（2）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，根据图象可知，电动机两端的电压UM=0．2V，电路中的电流I=0．2A，根据公式I=U/R可得，电动机线圈的电阻和电路中的总电阻分别为：R线圈=UM/I=0．2V/0．2A=1Ω，R=U/I=3V/0．2A=15Ω，由于串联电路中总电阻等于各分电阻之和，故滑动变阻器的最大阻值：R滑=R﹣R线圈=15Ω﹣1Ω=14Ω；（3）当电路中的电流最大时，电动机的输出功率最大，根据图象可知，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=P输出/P大=1．44W/1．8W=80%。