Question

市場上有一種在蚊帳內(nèi)使用的小型直流電動機(jī)電風(fēng)扇．某物理研究性學(xué)習(xí)小組想電風(fēng)扇正常運(yùn)行時(shí)的機(jī)械功率．于是找到了一臺該種電風(fēng)扇并從銘牌上讀出了額定電壓U，但是其他字跡不清楚．該研究性學(xué)習(xí)小組成員打開電風(fēng)扇底座上的電源蓋并取出了兩節(jié)電池，并從電風(fēng)扇裝電池處的正、負(fù)兩極各接出一條引線．提供的器材有電流表、電壓表、滑動變阻器、備用電池若干節(jié)、電鍵、若干導(dǎo)線、固定電池的電池盒．

（1）該小組進(jìn)行了如下的部分實(shí)驗(yàn)步驟，請寫出第三步實(shí)驗(yàn)過程：
A、按事先設(shè)計(jì)的電路連接各元件，并使滑片處于使電路電阻最大處；
B、合上開關(guān)，使滑片從最左端開始緩慢移動，使電壓表和電流表都有明顯讀數(shù)，但電風(fēng)扇并未轉(zhuǎn)動，讀出此時(shí)的電壓表和電流表讀數(shù)U、I；
C、______；
D、用測得的量表示出電動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)機(jī)械功率的表達(dá)式為______．
（2）按上述實(shí)驗(yàn)過程，本實(shí)驗(yàn)的電路圖應(yīng)選擇______（填“甲”或“乙”）．
（3）如果你家買了臺電風(fēng)扇，接上電源后，啟動風(fēng)扇開關(guān)，風(fēng)扇電動機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)，你能分析一下原因嗎？至少寫出兩種原因，并說明檢測方法．

Answer 1

【答案】分析：當(dāng)風(fēng)扇電動機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，讀出的電壓和電流是電動機(jī)內(nèi)阻上的電壓和電流，可計(jì)算出內(nèi)阻；正常工作時(shí)的電壓和電流，可計(jì)算出總功率，總功率減去內(nèi)阻上的功率即為機(jī)械功率．選擇滑動變阻器的分壓解法，可以較大范圍的改變電壓．
解答：解：（1）C、調(diào)節(jié)滑動變阻器，使風(fēng)扇正常工作，讀出電壓表讀數(shù)U和電流表讀數(shù)I．
因?yàn)殡婏L(fēng)扇未轉(zhuǎn)動時(shí)，電壓表和電流表讀數(shù)U、I，根據(jù)歐姆定律得，電風(fēng)扇的內(nèi)阻，電動機(jī)的輸入功率為UI，則電動機(jī)正常工作時(shí)的機(jī)械功率P=UI-．
（2）由題意可知，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)使電動機(jī)兩端的電壓應(yīng)達(dá)到額定電壓，而實(shí)驗(yàn)中的風(fēng)扇是采用兩節(jié)干電池供電，故采用兩節(jié)干電池供電時(shí)，電壓稍大于額定電壓，故采用限流接法無法保證達(dá)到額定電壓，故應(yīng)采用分壓接法，故應(yīng)選用甲圖接法；
（3）啟動風(fēng)扇，電動機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)，可能是風(fēng)扇啟動開關(guān)出現(xiàn)故障，或是風(fēng)扇電動機(jī)燒壞．可以用多用電表的電阻擋測量電動機(jī)的電阻．
故答案為：（1）調(diào)節(jié)滑動變阻器，使風(fēng)扇正常工作，讀出電壓表讀數(shù)U和電流表讀數(shù)I，P=IU-I²．         
（2）甲．  
（3）啟動風(fēng)扇，電動機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)，可能是風(fēng)扇啟動開關(guān)出現(xiàn)故障，或是風(fēng)扇電動機(jī)燒壞．可以用多用電表的電阻擋測量電動機(jī)的電阻．
點(diǎn)評：電動機(jī)的內(nèi)阻測量是突破口，只有當(dāng)電動機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)才能使用歐姆定律，當(dāng)成一個(gè)純電阻對待．