Question

16．某研究性学习小组，要探究一个标有“6V、0.5A”微型直流电动机的输出功率．该微型电动机的线圈由铜导线绕制而成，阻值约为1.1Ω．为了测量电动机正常工作时的输出功率，需先较准确地测量电动机的电阻，实验室备有如下器材：
A．直流电源E：8V，内阻不计
B．直流电流表A₁：0-0.6A，内阻约为0.5Ω
C．直流电流表A₂：0-3A，内阻约为0.1Ω
D．直流电压表V₁：0-3V，内阻约为5kΩ，
E．直流电压表V₂：0-15V，内阻约为15kΩ，
F．滑动变阻器R₁：0-10Ω，额定电流为2A
G．滑动变阻器R₂：1 000Ω，额定电流为2A
H．标准电阻R₃：3Ω
I．标准电阻R₄：50Ω
在实验前，该学习小组查阅了相关资料，得知该电动机在实际电压不足额定电压的50%时，不能转动．
（1）电流表应选择B，电压表应选择D，滑动变阻器应选择F．（填写器材前的代号）
（2）用M表示电动机，要求所选用的两只电表能同时出现超过其量程的示数$\frac{1}{3}$，在虚线框内画出较准确测定电动机线圈内阻的电路图．
（3）若电压表的示数为0.8V，电流表的示数为0.2A，电动机线圈电阻为1.0Ω；该电动机正常工作时输出的机械功率为2.8W．（结果保留两位有效数字）

Answer 1

分析 （1）从而测量的精确性角度考虑，选择电压表和电流表的量程，测量电动机内阻时，电动机需不转动，通过欧姆定律求出电动机的内阻；根据题意确定滑动变阻器与电流表的接法选择滑动变阻器．
（2）根据题意确定滑动变阻器与电流表的接法，然后作出电路图．
（3）测电阻时应控制电动机不转，由欧姆定律求出线圈电阻，应用电功公式求出输出功率．

解答 解：（1）测电动机线圈电阻，应控制电动机不转，测出电动机两端电压与通过电动机的电流，电动机不转时，通过电动机的电流与电动机两端电压都很小，电流表选B：A₁，电压表选D：V₁；电动机不转时，两端最大电压约为：U=0.5×0.8=0.4V，滑动变阻器应采用分压接法，所以要选择最大值比较小的滑动变阻器F．
（2）电动机不转时，两端最大电压约为：U=0.5×0.8=0.4V，滑动变阻器应采用分压接法，电动机线圈电阻约为0.8Ω，电流表内阻约为0.5Ω，电压表内阻约为5kΩ，电流表应采用外接法，因线圈的电阻太小，因此为保护电动机，则将定值电阻与电动机串联，实验电路图如图所示：

（3）电动机线圈电阻：r=$\frac{U}{I}$-R₂=$\frac{2}{0.5}$-3.0=1.0Ω，电动机正常工作时，总功率：P=UI=6×0.5=3W，
线圈产生的热功率：P_Q=I²r=0.5²×1=0.25W，
电动机正常工作输出的机械功率：P_机械=P-P_Q=3-0.25=2.75W≈2.8W；
故答案为：（1）B，D，F；（2）如图所示；（3）1.0；2.8．

点评 解决本题的关键知道器材选取的原则，即精确、安全，以及知道电动机正常工作时输入功率等于输出功率与内部消耗功率之和．