Question

1．某同學用如圖所示的裝置來測定一玩具電動機在穩(wěn)定狀態(tài)下的輸出功率．
實驗器材：玩具電動機、帶有兩個固定鐵夾的鐵架臺、電磁打點計時器、低壓交流電源、重錘、細線、米尺、紙帶、復寫紙片、天平等．
實驗步驟：

①如圖1所示，將玩具電動機和電磁打點計時器固定在鐵架臺上，并與電源接好，把一根細線固定在電動機的轉(zhuǎn)輪上，細線下端連接在重錘上端，將紙帶的一端穿過打點計時器的限位孔后，固定在重錘上；
②啟動玩具電動機帶動重錘上升，接通打點計時器電源讓其開始打點；
③經(jīng)過一段時間，關(guān)閉打點計時器和電動機，取下紙帶，進行測量；
④用天平測出重錘的質(zhì)量．
已知交流電源周期T=0.02s，某次實驗測得重錘的質(zhì)量為400.0g，得到的紙帶的一段如圖2所示．
試回答下列問題：（重力加速度g=10.0m/s²）
（1）由紙帶上打下的點，可以判斷該時間內(nèi)重錘做勻速直線運動；
（2）由已知量和測得量求得玩具電動機的輸出功率P=1.8W；
（3）若已知電動機的輸入電壓恒為2V，通過電動機的電流為1A，則電動機的內(nèi)阻r=0.2?．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)紙帶上的點距的變化來確定運動情況；
（2）由于物體勻速運動，重力功率等于電動機輸出功率功率，因此根據(jù)功率公式P=FV可以求出電動機輸出功率；
（3）根據(jù)能量守恒列出電動機的輸入功率、輸出功率和內(nèi)部發(fā)熱的關(guān)系式，即可求得r

解答 解：（1）因為紙帶上各點之間的間距相等，故重錘做的是勻速直線運動．
（2）因勻速直線運動，電動機的動力為：F=mg=0.4×10N=4N
6個間距為L=5.40cm=0.0540m，歷時t=6T=6×0.02=0.12s，因此其速度大小為：v=$\frac{L}{t}$=$\frac{0.054}{0.12}$=0.45m/s
所以輸出功率為：P=Fv=mgv=4×0.45W=1.8W
（3）由能量守恒得：UI=I²r+P
則得：r=$\frac{UI-P}{{I}^{2}}$=$\frac{2×1-1.8}{{1}^{2}}$=0.2（Ω）
故答案為：（1）勻速直線； （2）1.8；（3）0.2

點評 明確實驗原理，熟練應(yīng)用物理基本規(guī)律解決實驗問題，注意基本公式的應(yīng)用要點，如單位要統(tǒng)一，及實驗誤差分析，摩擦是實驗誤差的重要來原之一