Question

7．某同学查阅相关资料得到直流电动机转动时U-I特性曲线，如图甲所示，该同学利用图乙的实验电路研究电动机的转动情况，电路中使用恒压电源（输出电压值固定），R₁是定值电阻（阻值为10Ω），R₂是滑动变阻器，是理想电流表，实验操作步骤如下：

（1）合开关S₂前，调节滑动变阻器R₁，使其接入电路中的阻值为最大．（选填“最大”或“最小”）
（2）先闭合开关S₁，开关S₂保持断开，此时电流表的示数为0.6A，则恒压电源输出电压为6.0V；
（3）再闭合开关S₂，然后缓慢调节滑动变阻器使电动机恰好转动起来，此时电流表的示数为2.0A，直流电动机实际消耗的电功率为5.6W，滑动变阻器接入电路中的阻值为1.43Ω．

Answer 1

分析 本题关键是抓住电源是恒压电源、电流表是理想电流表的条件，即${S}_{2}^{\;}$闭合前后电源两端电压及${R}_{1}^{\;}$两端电压均为6.0V不变，再结合欧姆定律求出通过电动机的电流，然后根据电动机的U-I图象读出电动机两端电压，从而求出电动机的功率．

解答 解：（1）因变阻器采用限流式接法，开关闭合前为使电路中电路中电流最小，应其接入电路中的阻值为最大．
（2）根据欧姆定律开关S₂保持断开时恒压电源输出电压为U=I₁R₁=0.6×10V=6.0V．
（3）由（2）知电源电压恒为6.0V，闭合开关${S}_{2}^{\;}$后根据欧姆定律有通过${R}_{1}^{\;}$电流为${I}_{1}^{\;}$=$\frac{U}{{R}_{1}^{\;}}$=0.6A，所以通过电动机的电流为${I}_{2}^{\;}$=I-${I}_{1}^{\;}$=2.0-0.6=1.4 A，
再根据电动机的U-I图象可读出电动机两端电压${U}_{D}^{\;}$=4.0V，
则直流电动机M实际消耗的电功率为P=${I}_{2}^{\;}$${U}_{D}^{\;}$=1.4×4.0W=5.6W，
变阻器两端电压为${U}_{2}^{\;}$=U-${U}_{D}^{\;}$=6.0-4.0=2.0V，
变阻器电阻为${R}_{变}^{\;}$=$\frac{{U}_{2}^{\;}}{{I}_{2}^{\;}}$=$\frac{2.0}{1.4}=1.43$Ω
故答案为：（1）最大；（2）6.0；（3）5.6，1.43

点评 电动机是非纯电阻，不再符合欧姆定律，因此，在遇到含电动机的问题时不能根据欧姆定律直接去求电动机的电流或电压，只能根据串并联电路特点或图象间接求出．