Question

20．如圖所示，在研究電流做功與哪些因素有關(guān)的實驗中：

（1）請將滑動變阻器正確接入電路（要求連線不得交叉）；
（2）實驗中通過觀察砝碼被提升的高度，從而間接比較電流做功的多少；
（3）某次實驗中電流表和電壓表的示數(shù)如圖（甲）、（乙）所示，請將數(shù)據(jù)填入下表空格處；

實驗序號	電動機兩端電壓U/V	通過電動機的電流I/A	通電時間t/s	砝碼被提升的高度h/m
1	6	0.26	3	0.42
2			3	0.24
3	3	0.12	3	0.10
4	3	0.12	4	0.13
5	3	0.12	5	0.16

（4）分析實驗序號1、2、3的數(shù)據(jù)可知：通電時間一定時，電動機兩端的電壓越大，電流越大，電流做的功越多；
分析實驗序號3、4、5的數(shù)據(jù)可知：電動機兩端的電壓和通過的電流相同時，通電時間越長，電流做的功越多．
（5）實驗所用砝碼重10N，分析數(shù)據(jù)可知，電動機消耗的電功率P_電與電動機提升砝碼的機械功率P的關(guān)系為：P_電＞P （選填“＞”、“=”或“＜”）；造成這種情況的原因可能是由于摩擦與電阻等原因，造成電能有損耗，并沒有全部用來做功．（寫出一條理由即可）

Answer 1

分析 （1）滑動變阻器連入電路時，四個接線柱，要一上一下的選擇，不能都選上面，也不能都選下面；
（2）實驗中通過觀察砝碼被提升的高度，從而間接比較電流做功的多少；
（3）電壓表和電流表讀數(shù)時要看清選擇的量程和對應(yīng)的分度值，根據(jù)指針的位置讀數(shù)；
（4）根據(jù)控制變量法，結(jié)合表中的數(shù)據(jù)，可比較在不同情況下電流做功的多少，從而得出結(jié)論；
（5）利用公式P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Gh}{t}$可計算電動機提升砝碼做功的功率，利用公式P=UI可計算電流對電動機的功率，比較電流對電動機的功率和電動機提升砝碼做功的功率，分析問題的原因．

解答 解：（1）將滑動變阻器連入電路，按就近原則，開關(guān)的左接線柱與滑動變阻器的右下接線柱相連接，如下圖：

（2）實驗中通過觀察砝碼被提升的高度，從而間接比較電流做功的多少；
（3）甲圖是電流表，選擇的是0～0.6A量程，對應(yīng)的分度值是0.02A，指針正好指在0.2A上，因此讀數(shù)是0.2A；
乙圖是電壓表，選擇的是0～15V量程，對應(yīng)的分度值是0.5V，指針指在第9個小格上，因此讀數(shù)是0.5V×9=4.5V；
（4）根據(jù)控制變量法，分析實驗序號1、2、3的數(shù)據(jù)可以得出：通電時間一定時，電動機兩端的電壓越大，電流越大，電流做的功越多；
分析實驗序號3、4、5的數(shù)據(jù)可以得出：電動機兩端的電壓和通過的電流相同時，通電時間越長，電流做的功越多．
（5）以第二組數(shù)據(jù)為例，電流做功的電功率是P_電=UI=4.5V×0.2A=0.9W．
電動機克服砝碼重力做功的機械功率為：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Gh}{t}$=$\frac{10N×0.24m}{3s}$=0.8W，
比較發(fā)現(xiàn)，0.9W＞0.8W，所以P_電＞P，原因可能是由于摩擦與電阻等原因，造成電能有損耗，并沒有全部用來做功．
故答案為：（1）見上圖；
（2）砝碼被提升的高度；
（3）4.5；0.2；
（4）多；電動機兩端的電壓和通過的電流相同時，通電時間越長，電流做的功越多；
（5）＞；由于摩擦與電阻等原因，造成電能有損耗，并沒有全部用來做功．

點評 本題通過電功的測量實驗，考查了電路的連接，電表的讀數(shù)，實驗數(shù)據(jù)的分析，誤差原因的判斷，功率公式的應(yīng)用等，綜合性強，有一定難度．