Question

6．九（3）班物理實踐小組在安裝直流電動機模型后參加班級的實踐成果展示交流會，在會上演示通過改變電動機的轉(zhuǎn)動方向使重物上升或下降的過程，如圖1所示．
（1）關(guān)于控制電動機的電路，可以有如圖2中兩種設(shè)計方案，方案一的電路元件，只有一個單刀雙擲開關(guān)（觸片K接通a，或接通b），但有兩個電源．方案二的電路元件，有兩個單刀雙擲開關(guān)（當(dāng)觸片K₁接通a時觸片K₂接通c，當(dāng)觸片K₁接通b時觸片K₂接通d）和一個電源，請選擇其中一種設(shè)計方案完成電路圖的連接．（兩種都做，以方案一為準(zhǔn)）

（2）實驗中某小組用電動機提升10g的物體，測得小電動機兩端電壓為5V，通過電動機的電流為0.2A，電動機線圈電阻為5Ω，觀察到通電5s物體勻速上升了0.8m，則電動機5s內(nèi)對物體做的有用功是多少？線圈通電5s產(chǎn)生的熱量是多少？（g取10N/kg）

Answer 1

分析 （1）要改變電動機的轉(zhuǎn)動方向，就要改變電動機中的電流方向，由此分析設(shè)計電路的連接；
（2）根據(jù)W=Gh電動機5s內(nèi)對物體做的有用功，根據(jù)Q=I²Rt計算線圈通電5s產(chǎn)生的熱量．

解答 解：
要能使能使電動機正向或反向轉(zhuǎn)動需要要改變通過電動機的電流方向，由此設(shè)計電路如下
（2）電動機5s內(nèi)對物體做的有用功：
W_有=Gh=mgh=10×10^-3kg×10N/kg×0.8m=0.08J，
線圈通電5s產(chǎn)生的熱量：
Q=I²Rt=（0.2A）²×5Ω×5×60s=1J．
答：（1）見上圖；（2）電動機5s內(nèi)對物體做的有用功是0.08J，線圈通電5s產(chǎn)生的熱量是1J．

點評 本題考查改變電動機的轉(zhuǎn)向的方法、電路的連接的設(shè)計能力和有用功、電熱的計算，注意電動機工作時電熱計算只能用焦耳定律公式計算．