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）	电流表的示数I（A）	电压表的示数U（V）	滑动变阻器滑片位置
1	100	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）．
答：______．
（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

解：（1）玩具电动机在工作时可以将电能转化为重物的机械能，也可以将电能转化为电阻的内能；
（2）有用功W=GH=0.98N×1m=0.98J；
电动机消耗的电功率P=UI=3V×0.2A=0.6W；
（3）设电源电压为U，滑动变阻器的阻值为R，
则由题意可知：U=3V+0.2A×①，
U=1.5V+0.15A×R②，
联立①②解得R=30Ω，U=6V；
（4）滑动变阻器两端的电压为6V-1.5V=4.5V，
滑动变阻器消耗的电能W=UIt=4.5V×0.15A×8s=5.4J；
故答案为：（1）电能转化为机械能；电能转化为内能；
（2）电动机提升重物做的有用功是0.98J；电动机消耗的电功率是0.6W；
（3）电源电压是6V，滑动变阻器的最大阻值为30Ω；
（4）滑动变阻器消耗的电能是5.4J．
分析：（1）电动机的能量转化是电能转化为机械能，也有一部分转化为电阻的内能；
（2）利用功的公式W=Gh求解有用功的大小，利用公式P=UI求解电功率的大小；
（3）根据欧姆定律的变形公式U=IR列等式求解电阻和电压；
（4）结合公式W=I²Rt求解消耗电能的大小．
点评：解决此类问题要结合能量转化和电能及电功率公式进行求解．