Question

8．小明同学利用如图甲所示电路，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右端（选填“左”或“右”）；由图可知电源电压为3V，其中b（选填“a”或“b”）是表示V₁与A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．

Answer 1

分析 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）为防止电路中电流过大烧坏电动机和电源，闭合开关前滑动变阻器处于最大阻值处；电源电压恒定，则电压表V₂的示数不变，据此判断V₁与A的变化规律，由图象可知电源的电压；
（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，由图象可知电动机两端的电压和电路中的电流，此时电动机转子不转动是纯电阻用电器，根据欧姆定律求出电动机线圈的电阻和电路中的总电阻，利用电阻的串联求出滑动变阻器的最大阻值．

解答 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；
（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，
由图象可知，电动机两端的电压U_M=0.2V，电路中的电流I=0.2A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，电动机线圈的电阻和电路中的总电阻分别为：
R_线圈=$\frac{{U}_{M}}{I}$=$\frac{0.2V}{0.2A}$=1Ω，R=$\frac{U}{I}$=$\frac{3V}{0.2A}$=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．
故答案为：（1）右；3；b；
（2）电动机线圈的电阻为1Ω，滑动变阻器的最大阻值为14Ω．

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式、效率公式的应用，要注意电动机不转时为纯电阻用电器、电动机转动时为非纯电阻用电器．