Question

6．九（3）班物理实践小组在安装直流电动机模型后参加班级的实践成果展示交流会，在会上演示通过改变电动机的转动方向使重物上升或下降的过程，如图1所示．
（1）关于控制电动机的电路，可以有如图2中两种设计方案，方案一的电路元件，只有一个单刀双掷开关（触片K接通a，或接通b），但有两个电源．方案二的电路元件，有两个单刀双掷开关（当触片K₁接通a时触片K₂接通c，当触片K₁接通b时触片K₂接通d）和一个电源，请选择其中一种设计方案完成电路图的连接．（两种都做，以方案一为准）

（2）实验中某小组用电动机提升10g的物体，测得小电动机两端电压为5V，通过电动机的电流为0.2A，电动机线圈电阻为5Ω，观察到通电5s物体匀速上升了0.8m，则电动机5s内对物体做的有用功是多少？线圈通电5s产生的热量是多少？（g取10N/kg）

Answer 1

分析 （1）要改变电动机的转动方向，就要改变电动机中的电流方向，由此分析设计电路的连接；
（2）根据W=Gh电动机5s内对物体做的有用功，根据Q=I²Rt计算线圈通电5s产生的热量．

解答 解：
要能使能使电动机正向或反向转动需要要改变通过电动机的电流方向，由此设计电路如下
（2）电动机5s内对物体做的有用功：
W_有=Gh=mgh=10×10^-3kg×10N/kg×0.8m=0.08J，
线圈通电5s产生的热量：
Q=I²Rt=（0.2A）²×5Ω×5×60s=1J．
答：（1）见上图；（2）电动机5s内对物体做的有用功是0.08J，线圈通电5s产生的热量是1J．

点评 本题考查改变电动机的转向的方法、电路的连接的设计能力和有用功、电热的计算，注意电动机工作时电热计算只能用焦耳定律公式计算．