Question

8．小明同學利用如圖甲所示電路，測定自己制作的玩具小飛機所需要的電動機工作數據．已知電源電壓恒定，當滑動變阻器滑片從一端滑至另一端的過程中，兩個電壓表的讀數與電流表的讀數變化關系如圖乙所示．當通過電動機的電流大于0.4A時，電動機轉子才轉動．

（1）開關S閉合前，滑動變阻器滑片應滑至最右端（選填“左”或“右”）；由圖可知電源電壓為3V，其中b（選填“a”或“b”）是表示V₁與A變化的規律；
（2）求電動機線圈的電阻和滑動變阻器的最大阻值．

Answer 1

分析 由電路圖可知，電動機M與滑動變阻器串聯，電壓表V₁測M兩端的電壓，電壓表V₂測電源的電壓，電流表測電路中的電流．
（1）為防止電路中電流過大燒壞電動機和電源，閉合開關前滑動變阻器處于最大阻值處；電源電壓恒定，則電壓表V₂的示數不變，據此判斷V₁與A的變化規律，由圖象可知電源的電壓；
（2）當滑動變阻器接入電路中的電阻最大時電路中的電流最小，由圖象可知電動機兩端的電壓和電路中的電流，此時電動機轉子不轉動是純電阻用電器，根據歐姆定律求出電動機線圈的電阻和電路中的總電阻，利用電阻的串聯求出滑動變阻器的最大阻值．

解答 解：由電路圖可知，電動機M與滑動變阻器串聯，電壓表V₁測M兩端的電壓，電壓表V₂測電源的電壓，電流表測電路中的電流．
（1）為保護電路，開關S閉合前，滑動變阻器滑片處于最大阻值處的最右端；
因電源電壓恒定，
所以，電壓表V₂的示數不變，由圖象可知a表示V₂與A的變化規律、b表示V₁與A的變化規律，且電源的電壓為3V；
（2）當滑動變阻器接入電路中的電阻最大時，電路中的電流最小，
由圖象可知，電動機兩端的電壓U_M=0.2V，電路中的電流I=0.2A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，電動機線圈的電阻和電路中的總電阻分別為：
R_線圈=$\frac{{U}_{M}}{I}$=$\frac{0.2V}{0.2A}$=1Ω，R=$\frac{U}{I}$=$\frac{3V}{0.2A}$=15Ω，
因串聯電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，滑動變阻器的最大阻值：
R_滑=R-R_線圈=15Ω-1Ω=14Ω．
故答案為：（1）右；3；b；
（2）電動機線圈的電阻為1Ω，滑動變阻器的最大阻值為14Ω．

點評 本題考查了串聯電路的特點和歐姆定律、電功率公式、效率公式的應用，要注意電動機不轉時為純電阻用電器、電動機轉動時為非純電阻用電器．