Question

7．小新同学在学校做了测定小灯泡额定功率的实验后，想继续测量家里的小玩具电动机的功率，他设计的电路图如图1：

（1）按照电路图连接好实物图2．
（2）小新同学按电路图连接好电路后，闭合开关发现电压表读数为0.4V，电流表读数为0.2A，此时电动机没转，接着应向左移动变阻器的滑片，使电动机转动．
（3）当电压表示数为2.0V，电流表示数为0.30A时，电动机匀速转动，则电动机消耗的电功率为0.6W，输出的机械功率为0.52W．
（4）根据所测量的数据，可得出电动机相比热机一个显著的优点：电动机的效率高．

Answer 1

分析 （1）因电源电压为3V，所以电压表选用小量程，由（3）提示，电流表选用小量程；对照电路图连接实物图，注意变阻器滑片左边电阻丝连入电路中；
（2）由数据知，电动机的电压太小，所以增大电动机的电压，根据分压原理确定滑片移动的方向；
（3）根据P=U′I′求出电动机消耗的电功率，由（2）中的数据求出电动机的发热功率P_热，两者之差即为输出的机械功率；
（4）比较电动机与热机的效率大小，得出电动机相比热机一个显著的优点．

解答 解：
（1）因电源电压为3V，所以电压表选用小量程，由（3）提示，电流表选用小量程；对照电路图连接实物图，变阻器滑片左边电阻丝连入电路中；

（2）由题中数据知，电动机的电压只有0.4V，太小，所以应增加电动机的电压，减小变阻器分得的电压，根据分压原理，应减小变阻器连入电路中的电阻大小，所以滑片向左移动；
（3）由（2）知，闭合开关发现电压表读数为0.4V，电流表读数为0.2A，此时电动机没转，说明没有电能转化为机械能，只是电能转化为了内能，电动机的发热功率P_热=UI=0.4V×0.2A=0.08W；而当电压表示数为2.0V，电流表示数为0.30A时，电动机匀速转动时，电动机消耗的电功率为P=U′I′=2.0V×0.30A=0.6W，则电动机转化为的机械功率
P_机=P-P_热=0.6W-0.08E=0.52W；
（4）由上面的数据知，电动机消耗的绝大部分电功率都转化为了机械功率了，损耗的较小，电动机转化为机械功率的效率η=$\frac{{P}_{机}}{P}$×100%=$\frac{0.52W}{0.6W}$×100%=86.7%，
而热机中的大部分能量损耗掉了，能转化成机械能被利用的只是总能量其中的一小部分，热机的效率一般在40%以下，所以，电动机相比热机一个显著的优点：是电动机的效率高．
故答案为：（1）实物图如上图所示；
（2）向左移动变阻器的滑片；
（3）0.6；0.52；
（4）电动机的效率高．

点评 本题主要考查非纯电阻电路的功率计算．所谓非纯电阻电路，指电路除将电能转化为内能外，还有一部分轮为机械能的电路，如含有电动机的电路即为非纯电阻电路．P=UI是计算电功率的普适公式．