Question

11．某同學(xué)根據(jù)如圖所示電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：先用夾子夾住電動機(jī)轉(zhuǎn)軸使其不能轉(zhuǎn)動，閉合開關(guān)S，移動滑動變阻器滑片，記下電壓表讀數(shù)和電流表讀數(shù)．后松開夾子，使電動機(jī)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，移動滑動變阻器滑片，記下電壓表讀數(shù)和電流表讀數(shù)．?dāng)?shù)據(jù)記錄如下表：

	U/V	I/A	W/J	Q/J
不轉(zhuǎn)動	0.2	0.1	W1	Q1
轉(zhuǎn)動	3.0	1.2	W2	Q2

利用上表數(shù)據(jù)計(jì)算和分析：（已知公式：W=UIt、Q=I²Rt）
（1）電動機(jī)的電阻為2Ω．
（2）不轉(zhuǎn)動時(shí)，通電10s，電動機(jī)所做的電功W₁和所產(chǎn)生的熱量Q₁；
（3）電動機(jī)轉(zhuǎn)動時(shí)，通電10s，電動機(jī)所做的電功W₂和所產(chǎn)生的熱量Q₂；
（4）試比較W₁和Q₁的大小關(guān)系以及W₂和Q₂的大小關(guān)系，并分析其原因．

Answer 1

分析 （1）電動機(jī)不轉(zhuǎn)動時(shí)，電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，利用歐姆定律求電動機(jī)的電阻；
（2）電動機(jī)不轉(zhuǎn)動時(shí)，利用電功公式W=UIt求消耗的電能，利用焦耳定律Q=I²Rt求產(chǎn)生的熱量；
（3）電動機(jī)轉(zhuǎn)動時(shí)，根據(jù)電功公式W=UIt消耗的電能，利用焦耳定律Q=I²Rt求產(chǎn)生的熱量；
（4）根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果得出W₁和Q₁、W₂和Q₂的大小關(guān)系并分析原因．

解答 解：
（1）電動機(jī)不轉(zhuǎn)動時(shí)，此時(shí)電動機(jī)可看作純電阻，由歐姆定律可得電動機(jī)的電阻：
R=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{0.2V}{0.1A}$=2Ω；
（2）電動機(jī)不轉(zhuǎn)動時(shí)，通電10s電動機(jī)所做的電功：
W₁=U₁I₁t=0.2V×0.1A×10s=0.2J；
通電10s電動機(jī)所產(chǎn)生的熱量：
Q₁=I₁²Rt=（0.1A）²×2Ω×10s=0.2J；
（2）電動機(jī)轉(zhuǎn)動時(shí)，通電10s電動機(jī)所做的電功：
W₂=U₂I₂t=3.0V×1.2A×10s=36J，
電動機(jī)轉(zhuǎn)動時(shí)，其線圈的電阻R不變，仍然為2Ω，
通電10s電動機(jī)所產(chǎn)生的熱量：
Q₂=I₂²Rt=（1.2A）²×2Ω×10s=28.8J；
（3）通過上述計(jì)算可得，W₁=Q₁，W₂＞Q₂；
電動機(jī)未轉(zhuǎn)動時(shí)，電流流經(jīng)電動機(jī)線圈時(shí)電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，因此W₁=Q₁；電動機(jī)轉(zhuǎn)動時(shí)，電流流經(jīng)電動機(jī)線圈時(shí)電能一部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，另一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，因此W₂＞Q₂．
故答案為：
（1）2；
（2）不轉(zhuǎn)動時(shí)，通電10s，電動機(jī)所做的電功為0.2J，所產(chǎn)生的熱量為0.2J；
（3）電動機(jī)轉(zhuǎn)動時(shí)，通電10s，電動機(jī)所做的電功為36J，所產(chǎn)生的熱量為28.8J；
（4）電動機(jī)未轉(zhuǎn)動時(shí)，電流流經(jīng)電動機(jī)線圈時(shí)電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，因此W₁=Q₁；電動機(jī)轉(zhuǎn)動時(shí)，電流流經(jīng)電動機(jī)線圈時(shí)電能一部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，另一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，因此W₂＞Q₂．

點(diǎn)評 本題考查電功與熱量的計(jì)算，解答此題的關(guān)鍵是利用好電功與熱量的計(jì)算公式．