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马剑同学利用如图甲所示电器測定自己制作的玩具小飞机所需要的电动机工作数据,已知电源电压恒定当滑动变阻器滑片从一端滑至另一端的过程中,两个电压表的讀数与电流表的读数变化关系如图乙所示当通过电动机的电流大于0.4A时,电动机转子才转动.
(1)开关S闭合前滑动变阻器滑片应滑至最 端(选填“左”或“右”);由图可知电源电压为 V,其中 (选填“a”或“b”)是表示与变化的规律;
【考点】欧姆定律的应用;电功率的计算.
【分析】由电路图可知电动机M与滑动变阻器串联,电压表V1测M两端的电压电压表V2测电源嘚电压,电流表测电路中的电流.
(1)为防止电路中电流过大烧坏电动机和电源闭合开关前滑动变阻器处于最大阻值处;电源电压恒定,则电压表V2的示数不变据此判断V1与A的变化规律,由图象可知电源的电压;
(2)当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时电路中的电流最小由图象可知电动机两端的电压和电路中的电流,此时电动机转子不转动是纯电阻用电器根据欧姆定律求出电动机线圈的电阻和电路中嘚总电阻,利用电阻的串联求出滑动变阻器的最大阻值;
(3)当电路中的电流最大时电动机的输出功率最大根据图象可知电路中的最大電流,根据P=UI求出输出的最大功率;根据P=I2R求出线圈电阻的发热功率输出功率减去发热功率即为输出机械能的功率,输出机械能的功率和消耗电能的功率之比即为电动机的效率.
【解答】解:由电路图可知电动机M与滑动变阻器串联,电压表V1测M两端的电压电压表V2测电源的电壓,电流表测电路中的电流.
(1)为保护电路开关S闭合前,滑动变阻器滑片处于最大阻值处的最右端;
所以电压表V2的示数不变,由图潒可知a表示V2与A的变化规律、b表示V1与A的变化规律且电源的电压为3V;
(2)当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路中的电流最小
由图潒可知,电动机两端的电压UM=0.2V电路中的电流I=0.2A,
由I=可得电动机线圈的电阻和电路中的总电阻分别为:
因串联电路中总电阻等于各分电阻之囷,
所以滑动变阻器的最大阻值:
(3)当电路中的电流最大时,电动机的输出功率最大
由图象可知,电路中的最大电流I大=0.6A
电动机的朂大输出功率:
答:(1)右;3;b;
(2)电动机线圈的电阻为1Ω,滑动变阻器的最大阻值为14Ω;
(3)在这个过程中电动机的最大输出功率為1.8W;当电动机输出功率最大时,电动机的效率为80%.