Question

9．在“测定直流电动机的效率”的实验中，我们有以下实验器材：直流电动机、电源、电压表、电流表、滑动变阻器、电键、砝码盘、砝码若干、刻度尺、停表、弹簧秤、细绳一根、天平和导线若干．
（1）以上实验器材中哪些是多余的：
（2）写出直流电动机的效率的表达式：

Answer 1

分析 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．要测量有用功，可使重物匀速上升，测量高度，即可求得电动机克服重力做功；要测量总功，必须测量电动机两端的电压和通过它的电流．根据实验的原理和要求选择器材，确定直流电动机的效率的表达式．

解答 解：（1）电动机效率η等于有用功与总功的比值，有用功为电动机克服物体重力做的功W_有=mgh，电动机的电功是总功W_总=UIt．要测量有用功，可使重物匀速上升h，测量高度和物体的质量，需要刻度尺，因盛砝码的小盘和砝码的质量己知，不需要弹簧称和天平；
要测量总功，必须提供电源，使电动机能正常工作，再测量电动机两端的电压和通过它的电流，以及提升物体所用的时间t．
故以上实验器材中弹簧称和天平是多余的，还需要电源和刻度尺．
（2）电动机效率η的表达式为 η=$η=\frac{mgh}{UIt}×100%$
答：（1）以上实验器材中多余的是弹簧秤和天平；
（2）直流电动机的效率的表达式为$η=\frac{mgh}{UIt}×100%$．

点评 此题理解并掌握电动机效率η的意义，再从原理出发，设计测量的电路，选择所需要的器材．