Question

3．有一標(biāo)有“6V，0.5A”的小型直流電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)子是由銅導(dǎo)線繞制的線圈組成，阻值約為0.8Ω．為了測(cè)量電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的輸出功率，應(yīng)先測(cè)量電動(dòng)機(jī)線圈的電阻．現(xiàn)提供的器材除導(dǎo)線和開關(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R₂：3Ω
（1）需要選用的電流表是A₁，電壓表是V₁．
（2）畫出能較準(zhǔn)確地測(cè)出電動(dòng)機(jī)線圈電阻的電路圖．圖中M表示電動(dòng)機(jī)．
（3）閉合S，調(diào)整R₁在測(cè)量電動(dòng)機(jī)線圈電阻時(shí)應(yīng)BD
A．使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)穩(wěn)定后讀出電流表，電壓表示數(shù)
B．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)
C．使電動(dòng)機(jī)兩端電壓達(dá)到額定值
D．使兩電表指針有較大角度的偏轉(zhuǎn)
（4）若電壓表的示數(shù)為2.00V，電流表的示數(shù)為0.50A，電動(dòng)機(jī)線圈電阻為1.0Ω．該電動(dòng)機(jī)正常工作輸出的機(jī)械功率為2.75W．

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(guò)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，然后作出電路圖．
（3）測(cè)電阻時(shí)應(yīng)控制電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)．
（4）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）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(guò)電動(dòng)機(jī)的電流，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)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：A₁，電壓表選D：V₁；
（2）電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)，兩端最大電壓約為：U=0.5×0.8=0.4V，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)，實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示：

（3）測(cè)電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻時(shí)，應(yīng)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)，為減小讀數(shù)誤差，應(yīng)使兩電表指針有較大角度的偏轉(zhuǎn)，故選BD；
（4）電動(dòng)機(jī)線圈電阻：r=$\frac{U}{I}$-R₂=$\frac{2}{0.5}$-3=1Ω，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=0.25W，
電動(dòng)機(jī)正常工作輸出的機(jī)械功率：P_機(jī)械=P-P_Q=3-0.25=2.75W；
故答案為：（1）A₁  V₁；（2）如圖所示；（3）BD；（4）1.0；2.75．

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．