Question

用如圖甲所示的裝置探究直流電機轉(zhuǎn)動時線圈的電熱功率與輸入電流的關系，圖中電路圖未畫出．現(xiàn)備有如下實驗器材：

A．直流電機M（3.0V 1W）	B．3V直流電源
C．電流表（0-0.6A 0.5Ω）	D．電流表（0-3A 0.1Ω）

E．電壓表（0-3V 內(nèi)阻約3 kΩ）         F．滑動變阻器（0-5Ω）
G．開關、導線若干                       H．秒表
I．電火花打點計時器                        J．重錘P（約0.1kg）
K．紙帶                                 L．刻度尺  
M．彈簧測力計                           N．游標卡尺
（1）為測量電機線圈的電熱功率，上述提供的器材中多余的是         （寫出器材序號）；
（2）根據(jù)實驗要求，在圖甲虛線框內(nèi)畫全實驗電路圖；

（3）實驗中，若測出電壓表的讀數(shù)為U，電流表的讀數(shù)為I，重錘的重力為G，電機勻速提升重物的速度為v，則電機線圈的電熱功率可表示為      ；若在某一輸入電流下，電機提升重錘運動時打點紙帶如圖乙所示（圖中相鄰計數(shù)點的時間間隔T=0.04s），根據(jù)紙帶數(shù)據(jù)，可求得重錘勻速向上運動時的速度v=       m/s．
（4）改變電路中的電流，得出電機線圈在不同電流I下的電熱功率P_熱，作出P_熱—I²圖線如圖丙中實線所示．發(fā)現(xiàn)實驗圖線與理論圖線存在較大偏差，你認為產(chǎn)生這種偏差的原因可能是                                                           （回答一個原因即可）．

Answer 1

(1）D、H、N（選對一個得1分，選錯一個扣1分，直到扣完為止）（2）如圖所示（變阻器畫成限流接法同樣給分，電路只要有錯不給分）

（3） 、 0.55（4）存在摩擦阻力；或電機溫度升高，電阻增大．

解析試題分析：（1）根據(jù)電機的電壓和功率，分析最大電流，判斷電流表的量程，而秒表和游標卡尺明顯是多余的器材．
（2）根據(jù)題意電壓表測電動機兩端的電壓，電流表測電動機的電流，電源和變阻器提供電壓．根據(jù)此原理可補全電路．
（3）根據(jù)能量守恒：輸入電機的電功率等于電機先去的電熱功率加上電機的輸出功率．
（4）P熱-I2圖線的理論圖線的斜率表示線圈的電阻RA，實際圖線的斜率會增大的原因是線圈中電阻隨溫度升高而增大．
（1）直流電機M（3.0V，1W），即正常工作時的最大電流為1A，所以電流表（0-0.6A，0.5Ω）即可，而電流表（0-3A，0.1Ω）量程過大不需要．故D多余．
此題不需要測時間，也不需要游標卡尺測長度，故H、N都是多余的．
故多余的器材為：DHN．
（2）實驗電路圖如右圖所示：
（3）根據(jù)能量守恒定律：輸入電機的電功率等于電機先去的電熱功率加上電機的輸出功率，所以根據(jù)紙帶分析可知勻速運動的速度為：
（4）因為，所以圖線的理論圖線的斜率表示線圈的電阻R_A，實際圖線的斜率會增大的原因是線圈中電阻隨溫度升高而增大．
考點：電功、電功率．
點評：此題要求把實驗原理搞清楚，這樣才能判斷多余的器材，才能補全電路，才能計算熱功率．