Question

市場上有一種在蚊帳內(nèi)使用的小型直流電動機電風扇．某物理研究性學習小組想電風扇正常運行時的機械功率．于是找到了一臺該種電風扇并從銘牌上讀出了額定電壓U，但是其他字跡不清楚．該研究性學習小組成員打開電風扇底座上的電源蓋并取出了兩節(jié)電池，并從電風扇裝電池處的正、負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、若干導線、固定電池的電池盒．

（1）該小組進行了如下的部分實驗步驟，請寫出第三步實驗過程：
A、按事先設計的電路連接各元件，并使滑片處于使電路電阻最大處；
B、合上開關，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)，但電風扇并未轉(zhuǎn)動，讀出此時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正常運轉(zhuǎn)時機械功率的表達式為______．
（2）按上述實驗過程，本實驗的電路圖應選擇______（填“甲”或“乙”）．
（3）如果你家買了臺電風扇，接上電源后，啟動風扇開關，風扇電動機不運轉(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：當風扇電動機不運轉(zhuǎn)時，讀出的電壓和電流是電動機內(nèi)阻上的電壓和電流，可計算出內(nèi)阻；正常工作時的電壓和電流，可計算出總功率，總功率減去內(nèi)阻上的功率即為機械功率．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，使風扇正常工作，讀出電壓表讀數(shù)U和電流表讀數(shù)I．
因為電風扇未轉(zhuǎn)動時，電壓表和電流表讀數(shù)U、I，根據(jù)歐姆定律得，電風扇的內(nèi)阻，電動機的輸入功率為UI，則電動機正常工作時的機械功率P=UI-．
（2）由題意可知，實驗中應使電動機兩端的電壓應達到額定電壓，而實驗中的風扇是采用兩節(jié)干電池供電，故采用兩節(jié)干電池供電時，電壓稍大于額定電壓，故采用限流接法無法保證達到額定電壓，故應采用分壓接法，故應選用甲圖接法；
（3）啟動風扇，電動機不運轉(zhuǎn)，可能是風扇啟動開關出現(xiàn)故障，或是風扇電動機燒壞．可以用多用電表的電阻擋測量電動機的電阻．
故答案為：（1）調(diào)節(jié)滑動變阻器，使風扇正常工作，讀出電壓表讀數(shù)U和電流表讀數(shù)I，P=IU-I²．         
（2）甲．  
（3）啟動風扇，電動機不運轉(zhuǎn)，可能是風扇啟動開關出現(xiàn)故障，或是風扇電動機燒壞．可以用多用電表的電阻擋測量電動機的電阻．
點評：電動機的內(nèi)阻測量是突破口，只有當電動機不運轉(zhuǎn)時才能使用歐姆定律，當成一個純電阻對待．