Question

小明利用他的玩具電動(dòng)機(jī)進(jìn)行物理知識(shí)的新探究，他先按圖把器材連接好后，保持電源電壓不變，閉合開(kāi)關(guān)，改變滑動(dòng)變阻器滑片的位置，進(jìn)行了兩次實(shí)驗(yàn)，并把實(shí)驗(yàn)中得到的有關(guān)數(shù)據(jù)記錄在下面表格中．

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	鉤碼的質(zhì)量m（g）	鉤碼升高的高度h（m）	鉤碼上升的時(shí)間t（s）	電流表的示數(shù)I（A）	電壓表的示數(shù)U（V）	滑動(dòng)變阻器滑片位置
1	100	1.0	3.6	0.20	3.0	中點(diǎn)
2	100	1.0	8.0	0.15	1.5	最右端

請(qǐng)你參加小明的研究，解答下列問(wèn)題：
（1）在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，發(fā)生了哪些形式的能量的轉(zhuǎn)化（指出其中的兩種）．
答：______．
（2）計(jì)算出第一次實(shí)驗(yàn)中，電動(dòng)機(jī)提升重物做的有用功和電動(dòng)機(jī)消耗的電功率．
（3）求出電源電壓和滑動(dòng)變阻器的最大阻值．
（4）第二次實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，滑動(dòng)變阻器消耗的電能是多少？

Answer 1

解：（1）玩具電動(dòng)機(jī)在工作時(shí)可以將電能轉(zhuǎn)化為重物的機(jī)械能，也可以將電能轉(zhuǎn)化為電阻的內(nèi)能；
（2）有用功W=GH=0.98N×1m=0.98J；
電動(dòng)機(jī)消耗的電功率P=UI=3V×0.2A=0.6W；
（3）設(shè)電源電壓為U，滑動(dòng)變阻器的阻值為R，
則由題意可知：U=3V+0.2A×①，
U=1.5V+0.15A×R②，
聯(lián)立①②解得R=30Ω，U=6V；
（4）滑動(dòng)變阻器兩端的電壓為6V-1.5V=4.5V，
滑動(dòng)變阻器消耗的電能W=UIt=4.5V×0.15A×8s=5.4J；
故答案為：（1）電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；
（2）電動(dòng)機(jī)提升重物做的有用功是0.98J；電動(dòng)機(jī)消耗的電功率是0.6W；
（3）電源電壓是6V，滑動(dòng)變阻器的最大阻值為30Ω；
（4）滑動(dòng)變阻器消耗的電能是5.4J．
分析：（1）電動(dòng)機(jī)的能量轉(zhuǎn)化是電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，也有一部分轉(zhuǎn)化為電阻的內(nèi)能；
（2）利用功的公式W=Gh求解有用功的大小，利用公式P=UI求解電功率的大小；
（3）根據(jù)歐姆定律的變形公式U=IR列等式求解電阻和電壓；
（4）結(jié)合公式W=I²Rt求解消耗電能的大�。�
點(diǎn)評(píng)：解決此類問(wèn)題要結(jié)合能量轉(zhuǎn)化和電能及電功率公式進(jìn)行求解．