Question

14．研究小組要測(cè)定某直流電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的機(jī)械功率，電動(dòng)機(jī)銘牌上只有額定電壓為10V，其它字跡不清楚．現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室提供的器材有電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器（阻值較�。�、備用蓄電池，開關(guān)、若干導(dǎo)線、細(xì)線、重物．

（1）小組成員設(shè)計(jì)如圖甲、乙兩個(gè)測(cè)量電路，其中比較合理的是乙（填寫“甲”或“乙”）圖．
（2）根據(jù)選取的電路圖完成丙圖中用電動(dòng)機(jī)提升重物的實(shí)物電路連接．
（3）閉合電鍵前應(yīng)將丙圖中的滑動(dòng)變阻器的滑片移到最左（填“左”或“右”）端．閉合電鍵后移動(dòng)滑動(dòng)變阻器，使電壓表和電流表都有明顯的示數(shù)，但電動(dòng)機(jī)并未轉(zhuǎn)動(dòng)，讀出此時(shí)電壓表和電流表的示數(shù)分別為2.0V、1.0A．繼續(xù)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，將電壓表的示數(shù)調(diào)為10.0V，這時(shí)電流表的示數(shù)為0.4A．設(shè)電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻不隨溫度變化，此時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率為3.7W，若重物重為8N，當(dāng)重物勻速上升時(shí)速度大小為0.64m/s．（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）測(cè)電動(dòng)機(jī)的效率實(shí)驗(yàn)，需要測(cè)出電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻，即電動(dòng)機(jī)通電后不能正常工作，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)的電流與電壓，然后求出電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻；然后求出電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的電壓與電流，因此電壓表與電流表的示數(shù)變化范圍較大，據(jù)此選擇實(shí)驗(yàn)電路．
（2）根據(jù)電路圖連接實(shí)物電路圖．
（3）滑動(dòng)變阻器采用分壓接法時(shí)，為保護(hù)電路在閉合開關(guān)前滑片要置于分壓電路分壓為零的位置；根據(jù)電壓與電流應(yīng)用電功率公式P=UI求出功率，應(yīng)用P=Fv求出重物的速度．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)要求電壓表與電流表的示數(shù)變化范圍較大，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法，故選擇圖乙所示電路．
（2）根據(jù)電路圖連接實(shí)物電路圖，實(shí)物電路圖如圖所示：

（3）滑動(dòng)變阻器采用分壓接法，為保護(hù)電路，閉合電鍵前應(yīng)將丙圖中的滑動(dòng)變阻器的滑片移到最左端．
閉合電鍵后移動(dòng)滑動(dòng)變阻器，電動(dòng)機(jī)并未轉(zhuǎn)動(dòng)，讀出此時(shí)電壓表和電流表的示數(shù)分別為2.0V、1.0A，電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻為：r=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{2.0V}{1.0A}$=2Ω．
電動(dòng)機(jī)在額定電壓10.0V下正常工作，此時(shí)電流表的示數(shù)為0.4A，電動(dòng)機(jī)的總功率為：P=UI=10.0×0.4=4W，
電動(dòng)機(jī)的熱功率：P_熱=I²r=0.4²×2=0.32W，
此時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率：P_機(jī)械=P-P_熱=4-0.32=3.68W≈3.7W，
P_機(jī)械=Fv=Gv，重物勻速上升時(shí)的速度大�。簐=$\frac{{P}_{機(jī)械}}{G}$=$\frac{3.7}{8}$≈0.46m/s．
故答案為：（1）乙；（2）電路圖如圖所示；（3）3.7；0.64．

點(diǎn)評(píng) 電動(dòng)機(jī)的總功率等于機(jī)械功率與熱功率之和，根據(jù)題意應(yīng)用歐姆定律求出電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻，然后應(yīng)用功率公式求出電動(dòng)機(jī)的熱功率，然后可以求出電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率；應(yīng)用P=Fv可以求出物體的速度．