Question

18．樂樂是個(gè)玩具車迷，他發(fā)現(xiàn)自己最喜歡的一款遙控車有兩個(gè)車輪是導(dǎo)向輪，只是用來控制行駛方向．另兩個(gè)車輪是動力輪，通過一個(gè)小型電動機(jī)給這兩個(gè)車輪提供動力，推動車輛前進(jìn)后退．仔細(xì)研究說明書后，他發(fā)現(xiàn)動力輪電動機(jī)所在的電路如圖甲所示．電源電壓為12V，圖中開關(guān)S為雙刀雙擲開關(guān)，兩個(gè)刀片之間用一個(gè)絕緣桿相連，通過遙控裝置可實(shí)現(xiàn)同時(shí)將兩個(gè)刀片向上打或向下打．電路接通時(shí)，電動機(jī)內(nèi)的電流隨時(shí)間變化的圖象如圖乙所示．
（1）當(dāng)開關(guān)S₁閉合后，請說明開關(guān)S的作用．
（2）電動機(jī)線圈的電阻是多大？
（3）控制小車向前正常勻速直線行駛的過程中，電動機(jī)線圈內(nèi)每分鐘產(chǎn)生的熱量是多少？

Answer 1

分析 （1）電動機(jī)的轉(zhuǎn)動方向與電流方向有關(guān)，根據(jù)圖甲分析S接上和下時(shí)電路中電流方向分析；
（2）電路接通時(shí)，t=0，電動機(jī)還未開始轉(zhuǎn)動，由圖象可知通過的電流，根據(jù)I=$\frac{U}{R}$計(jì)算線圈電阻；
（3）小車向前正常勻速直線行駛的過程中，電動機(jī)轉(zhuǎn)動也是勻速的，由此判斷通過電動機(jī)的電流，根據(jù)Q=I²Rt計(jì)算線圈內(nèi)每分鐘產(chǎn)生的熱量．

解答 解：
（1）電動機(jī)的轉(zhuǎn)動方向與電流方向有關(guān)，根據(jù)圖甲：
當(dāng)開關(guān)S₁閉合后，S接上時(shí)，電動機(jī)電流由左向右，S接下時(shí)，電動機(jī)電流由右向左，
所以開關(guān)S向兩個(gè)不同方向打時(shí)，通過電動機(jī)內(nèi)的電流方向相反，可使電動機(jī)分別向相反的方向轉(zhuǎn)動，從而實(shí)現(xiàn)讓小車前進(jìn)或后退．
（2）電路接通時(shí)，t=0，電動機(jī)還未開始轉(zhuǎn)動，由圖象可知通過的電流I=1.2A，
根據(jù)I=$\frac{U}{R}$得電動機(jī)線圈的電阻：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{12V}{1.2A}$=10Ω；
（3）小車向前正常勻速直線行駛的過程中，電動機(jī)轉(zhuǎn)動也是勻速的，所以電動機(jī)的電流穩(wěn)定，
由圖象此時(shí)電動機(jī)電流：I′=0.4A，
所以線圈內(nèi)每分鐘產(chǎn)生的熱量：Q=I′²Rt=（0.4A）²×10Ω×60s=96J．
答：（1）開關(guān)S向兩個(gè)不同方向打時(shí)，通過電動機(jī)內(nèi)的電流方向相反，可使電動機(jī)分別向相反的方向轉(zhuǎn)動，從而實(shí)現(xiàn)讓小車前進(jìn)或后退．
（2）電動機(jī)線圈的電阻是10Ω；
（3）小車向前正常勻速直線行駛的過程中，電動機(jī)線圈內(nèi)每分鐘產(chǎn)生的熱量是96J．

點(diǎn)評 本題考查電路分析、歐姆定律和焦耳定律公式的應(yīng)用，關(guān)鍵是能從圖象從找到接通電路時(shí)電動機(jī)未轉(zhuǎn)動和勻速轉(zhuǎn)動時(shí)的電流．