Question

3．某直流電動機M轉動時的U-I圖象如圖甲所示，該同學利用圖乙的實驗電路研究電動機的轉動情況，電路中使用恒壓電源，恒壓電源輸出電壓不變，R₁=15Ω，R₂是滑動變阻器，電流表A是理想電流表，實驗操作步驟如下：

（1）閉合開關S₂前，調節滑動變阻器，使其滑動觸頭應在左端．（選填“左”或“右”）
（2）先閉合開關S₁，開關S₂保持斷開，此時電流表的示數為0.6A，則恒壓電源輸出電壓為9.0 V．
（3）再閉合開關S₂，然后緩慢調節滑動變阻器使電動機恰好轉動起來，此時電流表的示數為1.8A，直流電動機M實際消耗的電功率為3.8 W，滑動變阻器接入電路中的阻值為4.8Ω．（取兩位有效數字）

Answer 1

分析 本題關鍵是抓住電源是恒壓電源、電流表是理想電流表的條件，即S₂閉合前后電源兩端電壓及R₁兩端電壓均為9.0V不變，再結合歐姆定律求出通過電動機的電流，然后根據電動機的U-I圖象讀出電動機兩端電壓，從而求出電動機的功率，根據串并聯電路規律以及歐姆定律可求得滑動變阻器接入電阻．

解答 解：（1）因變阻器采用限流式接法，開關閉合前為使電路中電路中電流最小，應其接入電路中的阻值為最大．故滑片應在最左端；
（2）根據歐姆定律開關S₂保持斷開時恒壓電源輸出電壓為U=IR₁=0.6×15V=9.0V．
（3）由（2）知電源電壓恒為9.0V，閉合開關S₂后根據歐姆定律有通過R₁電流為I₁=$\frac{U}{{R}_{1}}$=$\frac{9.0}{15}$A=0.6A，所以通過電動機的電流為I₂=I-I₁=1.8-0.6=1.2A，再根據電動機的U-I圖象可讀出電動機兩端電壓U₂=3.2V，則直流電動機M實際消耗的電功率為P=I₂U₂=1.2×3.2W=3.8W；此時滑動變阻器兩端電壓為U=E-U₂=9-3.8=5.2V，由歐姆定律可知，接入電阻R=$\frac{U}{{I}_{2}}$=$\frac{5.2}{1.2}$=4.8Ω．
故答案為（1）左（2）9.03.8；4.8．

點評 本題目關鍵明確電動機是非純電阻，不再符合歐姆定律，因此，在遇到含電動機的問題時不能根據歐姆定律直接去求電動機的電流或電壓，只能根據串并聯電路特點或圖象間接求出．