Question

8．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)記錄如表：

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

利用如表數(shù)據(jù)計(jì)算和分析：
（1）電動機(jī)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．
（2）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．
（3）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)，電動機(jī)不做功，此時(shí)電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，先根據(jù)I=$\frac{U}{R}$的變形求出電動機(jī)的電阻，根據(jù)Q=I²Rt計(jì)算所產(chǎn)生的熱量Q₁．
（2）電動機(jī)轉(zhuǎn)動時(shí)，根據(jù)電功公式W=UIt計(jì)算，根據(jù)Q=I²Rt計(jì)算所產(chǎn)生的熱量Q₂．
（3）根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果比較W₁和Q₁的大小關(guān)系以及W₂和Q₂的大小關(guān)系．

解答 解：（1）電動機(jī)不轉(zhuǎn)動時(shí)，電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以W₁=U₁I₁t=0.2V×0.2A×10s=0.4J；
因?yàn)镮=$\frac{U}{R}$，所以電動機(jī)不轉(zhuǎn)動時(shí)電阻R=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{0.2V}{0.2A}$=1Ω，
電動機(jī)所產(chǎn)生的熱量Q₁=I₁²Rt=（0.2A）²×1Ω×10s=0.4J；
（2）因?yàn)镮=$\frac{U}{R}$，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)電阻R與電動機(jī)不轉(zhuǎn)動時(shí)的電阻相等，
電動機(jī)所產(chǎn)生的熱量Q₂=I₂²Rt=（1.2A）²×1Ω×10s=14.4J；
（3）通過上述計(jì)算可得，W₁=Q₁，W₂＞Q₂，電動機(jī)未轉(zhuǎn)動時(shí)，電流經(jīng)線圈時(shí)電能全部轉(zhuǎn)化為熱能，因此W₁=Q₁；電動機(jī)轉(zhuǎn)動時(shí)，電流流經(jīng)線圈時(shí)電能一部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，另一部分轉(zhuǎn)化為熱能，因此W₂＞Q₂．
答：（1）電動機(jī)所做的電功為0.4J，所產(chǎn)生的熱量Q₁是0.4J；
（2）電動機(jī)轉(zhuǎn)動時(shí)，通電10s，電動機(jī)所做的電功率W₂是36J，所產(chǎn)生的熱量Q₂是14.4J；
（3）W₁=Q₁，W₂＞Q₂，電動機(jī)未轉(zhuǎn)動時(shí)，電流經(jīng)線圈時(shí)電能全部轉(zhuǎn)化為熱能，因此W₁=Q₁；電動機(jī)轉(zhuǎn)動時(shí)，電流流經(jīng)線圈時(shí)電能一部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，另一部分轉(zhuǎn)化為熱能，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)鍵是知道電功與熱量的計(jì)算公式．