Question

小明利用他的玩具电动机进行物理知识的新探究，他先按图把器材连接好后，保持电源电压不变，闭合开关，改变滑动变阻器滑片的位置，进行了两次实验，并把实验中得到的有关数据记录在下面表格中．

实验次数	钩码的质量m （g）	钩码升高的高度h  （m）	钩码上升的时间t  （s）	电流表示数I （A）	电压表示数U  （V）	滑动变阻器滑片位置
1	1OO	1.0	3.6	0.20	3.0	中点
2	100	1.0	8.0	0.15	1.5	最右端

请你参加小明的研究，解答下列问题：
（1）在实验过程中，发生了哪些形式的能量的转化（指出其中的两种）．
（2）计算出第一次实验中，电动机提升重物做的有用功和电动机消耗的电功率．
（3）求出电源电压和滑动变阻器的最大阻值．
（4）第二次实验过程中，滑动变阻器消耗的电能是多少？

Answer 1

【答案】分析：（1）电路连通，电动机工作，消耗了电能，钩码被提高，重力势能增加．
（2）有用功为钩码增加的重力势能；电动机消耗的电功率为电压与电流的乘积．
（3）根据两次电压表和电流表的读数列方程求解电源电压和滑动变阻器的最大阻值．
（4）根据串联分压，求出滑动变阻器两端的电压，再用W=UIt计算消耗的电能．
解答：解：（1）消耗了电能，机械能增加．
故答案为：电能转化为机械能．
（2）W_有用=Gh=mgh=0.1kg×9.8N/kg×1m=0.98J；消耗的电功率P=UI=3v×0.2A=0.6W．
答：电动机提升重物做的有用功为0.98J，电动机消耗的电功率为0.6W．
（3）根据数只有；U₁+I₁=U；U₂+I₂R=U．解得：U=6v；R=30Ω
答：电源电压为6v，滑动变阻器的最大阻值为30Ω．
（4）此时滑动变阻器两端的电压为U_滑=U-U₂=6V-1.5V=4.5V；
W=UIt=4.5V×0.15A×8s=5.4J．
答：第二次实验过程中，滑动变阻器消耗的电能是5.4J．
点评：理解题意，本题是电能转化为机械能，注意列方程解答出问题．