Question

18．王鑫同學(xué)用如圖所示的裝置進(jìn)行物理知識(shí)的新探究．他先按圖把器材連接好后，保持電源電壓不變，閉合開關(guān)，改變滑動(dòng)變阻器滑片的位置，進(jìn)行了兩次實(shí)驗(yàn)，并把實(shí)驗(yàn)中得到的有關(guān)數(shù)據(jù)記錄在下面表格里．

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	鉤碼的質(zhì)量m（g）	鉤碼升高的高度h（m）	鉤碼上升的時(shí)間t（s）	電流表的示數(shù)I（A）	電壓表的示數(shù)U（V）	滑動(dòng)變阻器滑片位置
1	100	1.0	3.6	0.20	3.0	中點(diǎn)
2	100	1.0	8.0	0.15	1.5	最右端

請(qǐng)你參加王鑫的研究，解答下列問題：
（1）計(jì)算出第一次實(shí)驗(yàn)中，電動(dòng)機(jī)消耗的電功率；
（2）求出電源電壓和滑動(dòng)變阻器的最大阻值；
（3）第二次實(shí)驗(yàn)過程中，滑動(dòng)變阻器消耗的電能．

Answer 1

分析 （1）電動(dòng)機(jī)消耗的電功率為電壓與電流的乘積．
（2）根據(jù)兩次電壓表和電流表的讀數(shù)列方程求解電源電壓和滑動(dòng)變阻器的最大阻值．
（3）根據(jù)串聯(lián)分壓，求出滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，再用W=UIt計(jì)算消耗的電能．

解答 解：（1）消耗的電功率P=UI=3V×0.2A=0.6W．
（2）滑動(dòng)變阻器滑片位置在中點(diǎn)時(shí)，U₁+I₁$\frac{R}{2}$=U，即3V+0.2A×$\frac{R}{2}$=U   ①；
滑動(dòng)變阻器滑片位置在最右端時(shí)，滑動(dòng)變阻器全部接入電路，則U₂+I₂R=U，即：1.5V+0.15R=U  ②；
①②聯(lián)立，解得：U=6V；R=30Ω
（3）此時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓為U_滑=U-U₂=6V-1.5V=4.5V；W=UIt=4.5V×0.15A×8s=5.4J．
答：（1）電動(dòng)機(jī)消耗的電功率為0.6W；（2）電源電壓為6V，滑動(dòng)變阻器的最大阻值為30Ω；（3）第二次實(shí)驗(yàn)過程中，滑動(dòng)變阻器消耗的電能是5.4J．

點(diǎn)評(píng) 理解題意，本題是電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，注意列方程解答出問題．