Question

10．在“测定直流电动机的效率”实验中，用如图（a）所示的电路测定一个额定电压为6V、额定功率为3W的直流电动机的机械效率．
（1）请根据图（a）完成图（b）中的实物图；

（2）实验中保持电动机两端电压U恒为6V，重物每次匀速上升的高度h均为1.5m，所测物理量及测量结果如下表所示：

实验次数	1	2	3	4	5	6
电动机的电流I/A	0.2	0.4	0.6	0.8	2.5	2.5
所提重物的重力Mg/N	0.8	2.0	4.0	6.0	6.5	7.0
重物上升时间t/s	1.4	1.65	2.1	2.7	∞	∞

计算电动机效率η的表达式为$η=\frac{mgh}{UIt}×100%$（用题目中的符号表示），第1次实验中电动机的工作效率为71.4%．（保留三位有效数字）
（3）在第5次实验中，电动机的输出功率是0；可估算出电动机线圈的电阻为2.4Ω．

Answer 1

分析 （1）对照电路图，连接实物图．
（2）电动机效率η等于有用功与总功的比值，有用功为克服物体重力做的功，电动机的电功是总功．
（3）电动机的输出功率是机械功率，由图知，重物静止，电动机没有功率输出，此时电动机电路中纯电阻电路，根据欧姆定律求解线圈的内阻．

解答 解：（1）根据原理图得出对应的实物图；

（2）电动机效率η的表达式为$η=\frac{mgh}{UIt}×100%$，前4次实验中电动机工作效率的平均值为
$\overline{η}$=$\frac{1}{4}$（$\frac{{m}_{1}gh}{U{I}_{1}{t}_{1}}$+$\frac{{m}_{2}gh}{U{I}_{2}{t}_{2}}$+$\frac{{m}_{3}gh}{U{I}_{3}{t}_{3}}$+$\frac{{m}_{4}gh}{U{I}_{4}{t}_{4}}$）
代入解得：$\overline{η}$=71.4%
（3）在第5次实验中，由图看出，重物处于静止状态，则电动机的输出功率为0．
根据欧姆定律得：电动机线圈的电阻为：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{6}{2.5}$Ω=2.4Ω
故答案为：（1）如图；（2）$η=\frac{mgh}{UIt}×100%$，74%；（3）0，2.4

点评 本题中连接实物图是应培养的基本功．要掌握电动机效率η的意义．当电动机不转动时，其电路是纯电阻电路，欧姆定律仍成立．