Question

【題目】老師利用如圖所示的電路做演示實驗，用電動機提升不同質量的重物穩定上升．小明發現當重物的質量變化時，電流表的示數也隨之變化，電動機的電功率也發生變化．小明猜想如果保證電動機的電流不變，電動機的電功率將和重物的質量無關．請你利用圖中的器材，再根據實驗需要添加適當的器材，設計一個實驗判斷小明的觀點是否正確．

（1）畫出實驗電路圖．

（______）

（2）簡述實驗過程中，并寫出根據數據判斷小明觀點是否正確的方法______．

Answer 1

【答案】 斷開開關，將變阻器、電流表與電動機串聯在一起，將變阻器的最大電阻連入電路中，閉合開關，使電動機分別提升物體m1、m2、m3、m4（且m1<m2<m3<m4），通過移動變阻器的滑片，控制電路中的電流不變，分別記下電壓表的示數U1、U2、U3、U4；

根據P=UI，比較4次實驗中電動機功率的大小，從而說明小明的觀點是錯誤的。

【解析】

（1）當重物的質量變化時，電流表的示數也隨之變化，根據題中要求控制電流不變，故要使用電流表和滑動變阻器與電動機串聯，為比較電動機的功率大小，要測量電動機的電壓，據此設計電路；

（2）實驗步驟：

斷開開關，將變阻器、電流表與電動機串聯在一起，將變阻器的最大電阻連入電路中，閉合開關，使電動機分別提升物體m1、m2、m3、m4（且m1<m2<m3<m4），通過移動變阻器的滑片，控制電路中的電流不變，分別記下電壓表的示數U1、U2、U3、U4；

根據P＝UI，比較4次實驗中電動機功率的大小，從而說明小明的觀點是錯誤的。

(1)為控制電路中電流不變，故電路中串聯一個電流表和一個滑動變阻器，為比較電動機的功率大小，根據P＝UI可知，需要將電壓表并聯在電動機的兩端，如下圖所示：

(2)設提升物體的質量分別為：m1、m2、m3、m4,且m1<m2<m3<m4，

實驗步驟：

①按電路圖連接電路,斷開開關,將變阻器的最大電阻連入電路中,閉合開關,移動變阻器的滑片,使電動機穩定提升質量為m1的物體,記下電壓表的示數U1和電流表的示數I；

②斷開開關,將質量為m2的物體替換m1,閉合開關,移動變阻器的滑片,使電流表示數為I保持不變,穩定提升重物m2,記下電壓表的示數U2；

③分別將質量為m3的物體替換m2,m4替換m3,重復上面的步驟,分別記下電壓表的示數U3、U4；

現象和結論：

比較4次電壓表的示數,發現U1<U2<U3<U4,根據P＝UI可知,P1<P2<P3<P4，故提升質量越大的物體，電動機的功率越大，即電動機的電功率和重物的質量有關，故小明的觀點是錯誤的。