Question

7．直流電動機在傳感和控制中有著廣泛應(yīng)用．為了探究電動機的伏安特性，某同學(xué)找到一只帶風(fēng)扇的玩具電動機，他實驗的實物示意圖如圖1所示，其中，圖中M為電動機，電流表和電壓表都視為理想電表．

①閉合電鍵S前，滑動變阻器R的滑動頭應(yīng)置于最右（填“左”或“右”）端．閉合電鍵S后，發(fā)現(xiàn)無論如何調(diào)節(jié)滑動變阻器R的滑動頭，電動機都會轉(zhuǎn)動，則可以判斷導(dǎo)線③（選填“①”，“②”，…，“⑧”）斷路；
②排除故障后，測量得到電動機的U-I，圖線如圖2所示．通過圖線可以求得該電動機內(nèi)部線圈的電阻為2.5Ω；
③實驗一：將電動機取下，接在一節(jié)電動勢為1.50v、內(nèi)阻為0.50Ω的干電池兩級間，則通過電路中的電流應(yīng)為0.5A；
④實驗二：將實驗一中完全相同的三節(jié)干電池串聯(lián)，接上該電動機上穩(wěn)定后，該電動機消耗的功率為2.6W，其效率為62%（計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 ①分析實物圖，明確電路結(jié)構(gòu)，根據(jù)實驗的安全性確定滑片開始時的位置；
②由圖可得出電動機不轉(zhuǎn)時的圖象，即可求得電阻；
③1.5V時電動機不轉(zhuǎn)，根據(jù)歐姆定律可求得電流；
④在圖中作出電源的伏安特性曲線，兩圖的交點為電動機的工作點，即可明確電壓和電流，則由P=UI可求得功率；由P=I²R求得內(nèi)阻消耗的功率，則可求得其效率．

解答 解：①由實物圖可知，本實驗采用分壓接法，電動機與滑動變阻器右側(cè)相連，故為了讓電流從零開始增加，開始時滑片應(yīng)置于右端；
電動機轉(zhuǎn)動說明電路一直相連，故說明1、2、8、5、4均是完好的；而不能使電動機停止的原因只能是滑動變阻器接成了限流接法，即③出現(xiàn)了斷路；
②直線部分是電動機沒有轉(zhuǎn)動時圖象，此時可視為純電阻，故其阻值r=$\frac{2.0}{0.8}$=2.5Ω；
③由圖可知，電動機的額定電壓應(yīng)為2.5V，故接在1.5V的電源上時，電動機不工作，此時電流I=$\frac{1.5}{2.5+0.5}$=0.5A；
④接在三節(jié)干電池上時，在圖中作出電源的伏安特性曲線如圖所示，由圖可知，燈泡的工作電壓為3.25V，電流為0.8A，故其消耗的功率P=UI=3.25×0.8=2.6W；
其效率η=$\frac{{I}^{2}R}{P}$=$\frac{0．{8}^{2}×2.5}{2.6}$=62%

故答案為：①右；③；②2.5；③0.5；④2.6；62．

點評 本題考查電動機的原理及其伏安特性曲線，要注意明確電動機為非純電阻電路，在正常工作時要注意工作電壓的確定，不適用歐姆定律求解．