Question

5．一個(gè)標(biāo)有“6V 0.5A”的小型直流電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)子由銅導(dǎo)線繞制的線圈組成，阻值約為1Ω，某興趣小組設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)測(cè)量此電動(dòng)機(jī)線圈的電阻．實(shí)驗(yàn)室提供的器材處導(dǎo)向和開關(guān)外還有：
A．直流電源E：8V（內(nèi)阻不計(jì)）
B．直流電流表A₁：0～0.6A（內(nèi)阻約為0.5Ω）
C．直流電流表A₂：0～3A（內(nèi)阻約為0.1Ω）
D．直流電壓表V₁：0～3V（內(nèi)阻約為5kΩ）
E．直流電壓表V₂：0～15V（內(nèi)阻約為15kΩ）
F．滑動(dòng)變阻器R₁：0～10Ω，2A
G．標(biāo)準(zhǔn)電阻R₂：5Ω
（1）為能較準(zhǔn)確地測(cè)出電動(dòng)機(jī)線圈電阻，應(yīng)選擇電路圖乙．（填甲或乙）
（2）為使電表指針有較大角度的偏轉(zhuǎn)，需要選用的電流表是B，電壓表是D．（填寫實(shí)驗(yàn)器材前面的序號(hào)）
（3）閉合開關(guān)后，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器控制電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)讀出電流表、電壓表示數(shù)．若某次實(shí)驗(yàn)電壓表的示數(shù)為2.5V，電流表的示數(shù)為0.4A，電動(dòng)機(jī)線圈電阻為1.25Ω．由此可計(jì)算出該電動(dòng)機(jī)正常工作輸出的機(jī)械功率為2.68W．（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）從而測(cè)量的精確性角度考慮，選擇電壓表和電流表的量程，測(cè)量電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻時(shí)，電動(dòng)機(jī)需不轉(zhuǎn)動(dòng)，通過歐姆定律求出電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻．
（2）根據(jù)題意確定滑動(dòng)變阻器與電流表的接法，然后可得出對(duì)應(yīng)的電路圖．
（3）測(cè)電阻時(shí)應(yīng)控制電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)．由歐姆定律求出線圈電阻，應(yīng)用電功公式求出輸出功率．

解答 解：（1）電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)，兩端最大電壓約為：U=0.5×1=0.5V，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法，電動(dòng)機(jī)線圈電阻約為0.8Ω，電流表內(nèi)阻約為0.5Ω，電壓表內(nèi)阻約為5kΩ，電流表應(yīng)采用外接法，
因線圈的電阻太小，因此為保護(hù)電動(dòng)機(jī)，則將定值電阻與電動(dòng)機(jī)串聯(lián)，故應(yīng)選擇乙電路圖；
（2）測(cè)電動(dòng)機(jī)線圈電阻，應(yīng)控制電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，測(cè)出電動(dòng)機(jī)兩端電壓與通過電動(dòng)機(jī)的電流，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)，通過電動(dòng)機(jī)的電流與電動(dòng)機(jī)兩端電壓都很小，電流表選B，電壓表選D；
（3）由歐姆定律可知：r+R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5}{0.4}$=6.25Ω；
解得：r=6.25-5=1.25Ω
電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，總功率：P=UI=6×0.5=3W，
線圈產(chǎn)生的熱功率：P_Q=I²r=0.5²×1.25=0.313W，
電動(dòng)機(jī)正常工作輸出的機(jī)械功率：P_機(jī)械=P-P_Q=3-0.313=2.68；
故答案為：（1）乙；（2）B；D；（3）1.25；2.68．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵知道器材選取的原則，即精確、安全，以及知道電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)輸入功率等于輸出功率與內(nèi)部消耗功率之和．