Question

7．小新同學(xué)在學(xué)校做了測定小燈泡額定功率的實驗后，想繼續(xù)測量家里的小玩具電動機的功率，他設(shè)計的電路圖如圖1：

（1）按照電路圖連接好實物圖2．
（2）小新同學(xué)按電路圖連接好電路后，閉合開關(guān)發(fā)現(xiàn)電壓表讀數(shù)為0.4V，電流表讀數(shù)為0.2A，此時電動機沒轉(zhuǎn)，接著應(yīng)向左移動變阻器的滑片，使電動機轉(zhuǎn)動．
（3）當電壓表示數(shù)為2.0V，電流表示數(shù)為0.30A時，電動機勻速轉(zhuǎn)動，則電動機消耗的電功率為0.6W，輸出的機械功率為0.52W．
（4）根據(jù)所測量的數(shù)據(jù)，可得出電動機相比熱機一個顯著的優(yōu)點：電動機的效率高．

Answer 1

分析 （1）因電源電壓為3V，所以電壓表選用小量程，由（3）提示，電流表選用小量程；對照電路圖連接實物圖，注意變阻器滑片左邊電阻絲連入電路中；
（2）由數(shù)據(jù)知，電動機的電壓太小，所以增大電動機的電壓，根據(jù)分壓原理確定滑片移動的方向；
（3）根據(jù)P=U′I′求出電動機消耗的電功率，由（2）中的數(shù)據(jù)求出電動機的發(fā)熱功率P_熱，兩者之差即為輸出的機械功率；
（4）比較電動機與熱機的效率大小，得出電動機相比熱機一個顯著的優(yōu)點．

解答 解：
（1）因電源電壓為3V，所以電壓表選用小量程，由（3）提示，電流表選用小量程；對照電路圖連接實物圖，變阻器滑片左邊電阻絲連入電路中；

（2）由題中數(shù)據(jù)知，電動機的電壓只有0.4V，太小，所以應(yīng)增加電動機的電壓，減小變阻器分得的電壓，根據(jù)分壓原理，應(yīng)減小變阻器連入電路中的電阻大小，所以滑片向左移動；
（3）由（2）知，閉合開關(guān)發(fā)現(xiàn)電壓表讀數(shù)為0.4V，電流表讀數(shù)為0.2A，此時電動機沒轉(zhuǎn)，說明沒有電能轉(zhuǎn)化為機械能，只是電能轉(zhuǎn)化為了內(nèi)能，電動機的發(fā)熱功率P_熱=UI=0.4V×0.2A=0.08W；而當電壓表示數(shù)為2.0V，電流表示數(shù)為0.30A時，電動機勻速轉(zhuǎn)動時，電動機消耗的電功率為P=U′I′=2.0V×0.30A=0.6W，則電動機轉(zhuǎn)化為的機械功率
P_機=P-P_熱=0.6W-0.08E=0.52W；
（4）由上面的數(shù)據(jù)知，電動機消耗的絕大部分電功率都轉(zhuǎn)化為了機械功率了，損耗的較小，電動機轉(zhuǎn)化為機械功率的效率η=$\frac{{P}_{機}}{P}$×100%=$\frac{0.52W}{0.6W}$×100%=86.7%，
而熱機中的大部分能量損耗掉了，能轉(zhuǎn)化成機械能被利用的只是總能量其中的一小部分，熱機的效率一般在40%以下，所以，電動機相比熱機一個顯著的優(yōu)點：是電動機的效率高．
故答案為：（1）實物圖如上圖所示；
（2）向左移動變阻器的滑片；
（3）0.6；0.52；
（4）電動機的效率高．

點評 本題主要考查非純電阻電路的功率計算．所謂非純電阻電路，指電路除將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外，還有一部分輪為機械能的電路，如含有電動機的電路即為非純電阻電路．P=UI是計算電功率的普適公式．