Question

9．在安裝直流電動(dòng)機(jī)模型的是實(shí)驗(yàn)中：
（1）小明將電動(dòng)機(jī)、變阻器、電源、開關(guān)串聯(lián)起來，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)線圈不轉(zhuǎn)，他用手輕輕轉(zhuǎn)了一下線圈，電動(dòng)機(jī)模型開始正常轉(zhuǎn)動(dòng)．造成這一現(xiàn)象的原因是開始時(shí)線圈處于平衡位置．當(dāng)小明調(diào)節(jié)滑片，使電路中電流增大，發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的線圈轉(zhuǎn)速加快（選填“加快”、“不變”或“減慢”）．
（2）為進(jìn)一步研究直流電動(dòng)機(jī)，他測(cè)得通過當(dāng)電動(dòng)機(jī)兩端電壓為5V時(shí)，通過電動(dòng)機(jī)的電流為0.5A，而當(dāng)電動(dòng)機(jī)兩端電壓為1V時(shí)，電動(dòng)機(jī)線圈不轉(zhuǎn)，電流表示數(shù)仍為0.5A．則該電動(dòng)機(jī)線圈電阻為2Ω．
（3）當(dāng)電動(dòng)機(jī)兩端電壓為5V，電動(dòng)機(jī)工作1min所消耗的電能為150J，其中轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的是120J．

Answer 1

分析 （1）當(dāng)線圈處在平衡位置時(shí)，線圈受平衡力作用．
直流電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)都是由定子和轉(zhuǎn)子組成，在做這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，利用滑動(dòng)變阻器就是改變電路中電流大小從而改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)速度．
（2）電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，消耗的總電能大部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，小部分轉(zhuǎn)化為電機(jī)線圈電阻的內(nèi)能，當(dāng)電動(dòng)機(jī)線圈不轉(zhuǎn)，電能全部轉(zhuǎn)化為電阻的內(nèi)能，根據(jù)R=$\frac{U}{I}$求出線圈電阻．
（3）利用W=UIt求出消耗的電能，再利用Q=I²Rt求出線圈產(chǎn)生的熱量，消耗的電能和線圈產(chǎn)生的熱量之差即為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)化的機(jī)械能的多少．

解答 解：（1）當(dāng)電動(dòng)機(jī)的線圈處于平衡位置時(shí)，受平衡力的作用，故可能電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，撥動(dòng)一下后，打破平衡，電動(dòng)機(jī)便轉(zhuǎn)動(dòng)起來，并且靠慣性能轉(zhuǎn)過平衡位置，連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)．
在安裝直流電動(dòng)機(jī)模型的實(shí)驗(yàn)中，利用滑動(dòng)變阻器就是改變電路中電流大小從而改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)速度當(dāng)小明調(diào)節(jié)滑片，使電路中電流增大，電動(dòng)機(jī)的線圈轉(zhuǎn)速加快．
（2）當(dāng)電動(dòng)機(jī)線圈不轉(zhuǎn)，電能全部轉(zhuǎn)化為電阻的內(nèi)能，
根據(jù)歐姆定律得：線圈電阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{1V}{0.5A}$=2Ω．
（3）電動(dòng)機(jī)正常工作1min消耗的電能為：
W=UIt=5V×0.5A×60s=150J；
電動(dòng)機(jī)正常工作1min產(chǎn)生的熱量為：
Q=I²Rt=（0.5A）²×2Ω×60s=30J；
電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)化的機(jī)械能為：
W_機(jī)=W-Q=150J-30J=120J．
故答案為：（1）開始時(shí)線圈處于平衡位置；加快；（2）2；（3）150；120．

點(diǎn)評(píng) 本題考查的是直流電動(dòng)機(jī)的工作原理．知道電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，消耗的總電能大部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，小部分轉(zhuǎn)化為電機(jī)線圈電阻的內(nèi)能，當(dāng)電動(dòng)機(jī)線圈不轉(zhuǎn)，電能全部轉(zhuǎn)化為電阻的內(nèi)能；在學(xué)習(xí)電動(dòng)機(jī)的過程學(xué)生們應(yīng)該多動(dòng)手去實(shí)際操作練習(xí)．