Question

20．如图所示，在研究电流做功与哪些因素有关的实验中：

（1）请将滑动变阻器正确接入电路（要求连线不得交叉）；
（2）实验中通过观察砝码被提升的高度，从而间接比较电流做功的多少；
（3）某次实验中电流表和电压表的示数如图（甲）、（乙）所示，请将数据填入下表空格处；

实验序号	电动机两端电压U/V	通过电动机的电流I/A	通电时间t/s	砝码被提升的高度h/m
1	6	0.26	3	0.42
2			3	0.24
3	3	0.12	3	0.10
4	3	0.12	4	0.13
5	3	0.12	5	0.16

（4）分析实验序号1、2、3的数据可知：通电时间一定时，电动机两端的电压越大，电流越大，电流做的功越多；
分析实验序号3、4、5的数据可知：电动机两端的电压和通过的电流相同时，通电时间越长，电流做的功越多．
（5）实验所用砝码重10N，分析数据可知，电动机消耗的电功率P_电与电动机提升砝码的机械功率P的关系为：P_电＞P （选填“＞”、“=”或“＜”）；造成这种情况的原因可能是由于摩擦与电阻等原因，造成电能有损耗，并没有全部用来做功．（写出一条理由即可）

Answer 1

分析 （1）滑动变阻器连入电路时，四个接线柱，要一上一下的选择，不能都选上面，也不能都选下面；
（2）实验中通过观察砝码被提升的高度，从而间接比较电流做功的多少；
（3）电压表和电流表读数时要看清选择的量程和对应的分度值，根据指针的位置读数；
（4）根据控制变量法，结合表中的数据，可比较在不同情况下电流做功的多少，从而得出结论；
（5）利用公式P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Gh}{t}$可计算电动机提升砝码做功的功率，利用公式P=UI可计算电流对电动机的功率，比较电流对电动机的功率和电动机提升砝码做功的功率，分析问题的原因．

解答 解：（1）将滑动变阻器连入电路，按就近原则，开关的左接线柱与滑动变阻器的右下接线柱相连接，如下图：

（2）实验中通过观察砝码被提升的高度，从而间接比较电流做功的多少；
（3）甲图是电流表，选择的是0～0.6A量程，对应的分度值是0.02A，指针正好指在0.2A上，因此读数是0.2A；
乙图是电压表，选择的是0～15V量程，对应的分度值是0.5V，指针指在第9个小格上，因此读数是0.5V×9=4.5V；
（4）根据控制变量法，分析实验序号1、2、3的数据可以得出：通电时间一定时，电动机两端的电压越大，电流越大，电流做的功越多；
分析实验序号3、4、5的数据可以得出：电动机两端的电压和通过的电流相同时，通电时间越长，电流做的功越多．
（5）以第二组数据为例，电流做功的电功率是P_电=UI=4.5V×0.2A=0.9W．
电动机克服砝码重力做功的机械功率为：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Gh}{t}$=$\frac{10N×0.24m}{3s}$=0.8W，
比较发现，0.9W＞0.8W，所以P_电＞P，原因可能是由于摩擦与电阻等原因，造成电能有损耗，并没有全部用来做功．
故答案为：（1）见上图；
（2）砝码被提升的高度；
（3）4.5；0.2；
（4）多；电动机两端的电压和通过的电流相同时，通电时间越长，电流做的功越多；
（5）＞；由于摩擦与电阻等原因，造成电能有损耗，并没有全部用来做功．

点评 本题通过电功的测量实验，考查了电路的连接，电表的读数，实验数据的分析，误差原因的判断，功率公式的应用等，综合性强，有一定难度．