Question

1．某同學(xué)用如圖所示的裝置來測定一玩具電動(dòng)機(jī)在穩(wěn)定狀態(tài)下的輸出功率．
實(shí)驗(yàn)器材：玩具電動(dòng)機(jī)、帶有兩個(gè)固定鐵夾的鐵架臺、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、低壓交流電源、重錘、細(xì)線、米尺、紙帶、復(fù)寫紙片、天平等．
實(shí)驗(yàn)步驟：

①如圖1所示，將玩具電動(dòng)機(jī)和電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺上，并與電源接好，把一根細(xì)線固定在電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)輪上，細(xì)線下端連接在重錘上端，將紙帶的一端穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔后，固定在重錘上；
②啟動(dòng)玩具電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)重錘上升，接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源讓其開始打點(diǎn)；
③經(jīng)過一段時(shí)間，關(guān)閉打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電動(dòng)機(jī)，取下紙帶，進(jìn)行測量；
④用天平測出重錘的質(zhì)量．
已知交流電源周期T=0.02s，某次實(shí)驗(yàn)測得重錘的質(zhì)量為400.0g，得到的紙帶的一段如圖2所示．
試回答下列問題：（重力加速度g=10.0m/s²）
（1）由紙帶上打下的點(diǎn)，可以判斷該時(shí)間內(nèi)重錘做勻速直線運(yùn)動(dòng)；
（2）由已知量和測得量求得玩具電動(dòng)機(jī)的輸出功率P=1.8W；
（3）若已知電動(dòng)機(jī)的輸入電壓恒為2V，通過電動(dòng)機(jī)的電流為1A，則電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻r=0.2?．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)紙帶上的點(diǎn)距的變化來確定運(yùn)動(dòng)情況；
（2）由于物體勻速運(yùn)動(dòng)，重力功率等于電動(dòng)機(jī)輸出功率功率，因此根據(jù)功率公式P=FV可以求出電動(dòng)機(jī)輸出功率；
（3）根據(jù)能量守恒列出電動(dòng)機(jī)的輸入功率、輸出功率和內(nèi)部發(fā)熱的關(guān)系式，即可求得r．

解答 解：（1）因?yàn)榧垘�上各點(diǎn)之間的間距相等，故重錘做的是勻速直線運(yùn)動(dòng)．
（2）因勻速直線運(yùn)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力為：F=mg=0.4×10N=4N
6個(gè)間距為L=5.40cm=0.0540m，歷時(shí)t=6T=6×0.02=0.12s，因此其速度大小為：v=$\frac{L}{t}$=$\frac{0.054}{0.12}$=0.45m/s
所以輸出功率為：P=Fv=mgv=4×0.45W=1.8W
（3）由能量守恒得：UI=I²r+P
則得：r=$\frac{UI-P}{{I}^{2}}$=$\frac{2×1-1.8}{{1}^{2}}$=0.2（Ω）
故答案為：（1）勻速直線； （2）1.8；（3）0.2．

點(diǎn)評 明確實(shí)驗(yàn)原理，熟練應(yīng)用物理基本規(guī)律解決實(shí)驗(yàn)問題，注意基本公式的應(yīng)用要點(diǎn)，如單位要統(tǒng)一，及實(shí)驗(yàn)誤差分析，摩擦是實(shí)驗(yàn)誤差的重要來原之一．