Question

9．小鄭同學(xué)研究額定電壓為4.5v的玩具電動(dòng)機(jī)M的伏安特性曲線，所用電壓表內(nèi)阻約為5千歐，電流內(nèi)阻約為3歐．如圖是他設(shè)計(jì)的四個(gè)實(shí)驗(yàn)電路圖．

（1）應(yīng)該選用丙電路圖（填代號(hào)甲、乙、丙、�。�
（2）該同學(xué)實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)如下表格：

	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
電壓U/V	0.20	0.40	0.60	0.80	1.20	1.60	2.00	2.40	2.80	3.20	3.60	4.00
電流I/A	0.10	0.20	0.30	0.38	0.20	0.26	0.32	0.38	0.44	0.50	0.54	0.58
電機(jī)狀態(tài)	不轉(zhuǎn)	不轉(zhuǎn)	不轉(zhuǎn)	不轉(zhuǎn)	轉(zhuǎn)動(dòng)	轉(zhuǎn)動(dòng)	轉(zhuǎn)動(dòng)	轉(zhuǎn)動(dòng)	轉(zhuǎn)動(dòng)	轉(zhuǎn)動(dòng)	轉(zhuǎn)動(dòng)	轉(zhuǎn)動(dòng)

根據(jù)表格數(shù)據(jù)，該同學(xué)在坐標(biāo)紙上畫(huà)出兩條不相連的伏安特性曲線．為確定一條曲線的終點(diǎn)、另一條曲的終起點(diǎn)，該同學(xué)繼續(xù)做實(shí)驗(yàn)，他該這樣操作：控制電壓約為0.8V，緩慢調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，找出電動(dòng)機(jī)剛好轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電壓和電流； 然后將電壓調(diào)至4.5V，讀出電流值
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，玩具電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻為2.0Ω（保留兩位有效數(shù)字）
（4）當(dāng)玩具電動(dòng)機(jī)得到4.00v的電壓時(shí)，輸出功率為1.65 W（保留三位有效數(shù)字）
（5）在表格記錄的數(shù)據(jù)范圍內(nèi)，當(dāng)玩具電動(dòng)機(jī)對(duì)外輸出功率時(shí)，電動(dòng)機(jī)的效率隨工作電壓的增大而增大（填“增大”或“不變”或“減小”）

Answer 1

分析 （1）分析實(shí)驗(yàn)原理，從而明確實(shí)驗(yàn)電路的接法；
（2）明確伏安特性曲線的性質(zhì)，從而知道應(yīng)確定的起點(diǎn)和終點(diǎn)；
（3）根據(jù)不轉(zhuǎn)時(shí)的電壓值和電流值即可求出電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻；
（4）根據(jù)輸出功率的公式即可求出4.0V時(shí)電動(dòng)機(jī)的輸出功率；
（5）明確效率公式，再根據(jù)各組數(shù)據(jù)即可求出對(duì)應(yīng)的效率大�。�

解答 解：（1）由于在測(cè)量伏安特性曲線時(shí)要從零開(kāi)始調(diào)節(jié)，故應(yīng)采用分壓接法，同時(shí)電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻較小，故采用電流表外接法； 故選用丙圖；
（2）兩伏安特性曲線中，一是電機(jī)沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的曲線，另一個(gè)是正常轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的圖線； 應(yīng)確定沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的曲線的終點(diǎn)和轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中的起止點(diǎn)； 沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)的終點(diǎn)和轉(zhuǎn)動(dòng)的起點(diǎn)應(yīng)是同一點(diǎn)，故控制電壓約為0.8V，緩慢調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，找出電動(dòng)機(jī)剛好轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電壓和電流； 然后將電壓調(diào)至4.5V，讀出電流值，即完成實(shí)驗(yàn)；
（3）根據(jù)不轉(zhuǎn)時(shí)的數(shù)值可知，內(nèi)阻r=$\frac{0.40}{0.20}$=2Ω；
（4）電壓為4V時(shí)，電流為0.58A，則輸出功率P=UI=4×0.58=2.32W； 則輸出功率P_出=P-Ir=2.32-（0.58）²×2=1.65W；
（5）工作效率η=$\frac{UI-{I}^{2}r}{UI}$=1-$\frac{Ir}{U}$，代入各組數(shù)據(jù)可知，電動(dòng)機(jī)的效率隨電壓的增大而增大．
故答案為：（1）丙；（2）控制電壓約為0.8V，緩慢調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，找出電動(dòng)機(jī)剛好轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電壓和電流； 然后將電壓調(diào)至4.5V，讀出電流值； （3）2.0；（4）1.65；（5）增大．

點(diǎn)評(píng) 本題考查描繪燈泡的伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn)，要注意正確分析題意，并能準(zhǔn)確應(yīng)用功率公式進(jìn)行分析求解即可．