Question

17．某物理“科技制作”小組裝配一臺(tái)小直流電動(dòng)機(jī)，其額定電壓5V，額定電流0.5A，線圈繞阻小于1Ω．已知當(dāng)電動(dòng)機(jī)兩端電壓小于1V時(shí)，電動(dòng)機(jī)不會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)．為了研究其在一定電壓范圍內(nèi)，輸出功率與輸入電壓的關(guān)系．請(qǐng)你幫助該小組完成該項(xiàng)工作．已知學(xué)校實(shí)驗(yàn)室提供的器材有：
直流電源E，電壓6V，內(nèi)阻不計(jì)；
小直流電動(dòng)機(jī)M；
電壓表V₁，量程0～0.6V，內(nèi)阻約3kΩ；
電壓表V₂，量程0～6V，內(nèi)阻約15kΩ；
電流表A₁，量程0～0.6A，內(nèi)阻約1Ω；
電流表A₂，量程0～3A，內(nèi)阻約0.5Ω；
滑動(dòng)變阻器R，0～10Ω，2A；
電鍵S一只，導(dǎo)線若干．
①首先要比較精確測(cè)量電動(dòng)機(jī)的線圈繞阻r．根據(jù)合理的電路進(jìn)行測(cè)量時(shí)，要控制電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電壓表和電流表有合適的示數(shù)，電壓表應(yīng)該選${V}_{1}^{\;}$．若電壓表的示數(shù)為0.1V，電流表的示數(shù)為0.2A，則內(nèi)阻r=0.5Ω，這個(gè)結(jié)果比真實(shí)值偏�。ㄟx填“大”或“小”）．
②在圖1方框中畫出研究電動(dòng)機(jī)的輸出功率與輸入電壓的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)電路圖．（標(biāo)明所選器材的符號(hào)）
③當(dāng)電壓表的示數(shù)為4.5V時(shí)，電流表示數(shù)如圖2所示，此時(shí)電動(dòng)機(jī)的輸出功率是1.72W．

Answer 1

分析 本題①根據(jù)電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)的電壓來(lái)選擇電壓表量程；題②首先根據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定電壓與額定電流選擇電壓表與電流表量程以及電流表應(yīng)用外接法，再根據(jù)變阻器阻值較小可知變阻器應(yīng)采用分壓式接法；題③首先根據(jù)電流表每小格讀數(shù)確定怎樣估讀，再根據(jù)電動(dòng)機(jī)的輸出功率公式即可求解．

解答 解：①根據(jù)電動(dòng)機(jī)兩端電壓小于1V時(shí)電動(dòng)機(jī)不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)可知電壓表應(yīng)選擇${V}_{1}^{\;}$；
根據(jù)電阻定義可知電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻為r=$\frac{U}{I}=\frac{0.1}{0.2}Ω$=0.5Ω； 
由于電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻很小滿足$\frac{{R}_{V}^{\;}}{{R}_{x}^{\;}}＞\frac{{R}_{x}^{\;}}{{R}_{A}^{\;}}$，電流表應(yīng)用外接法測(cè)量，根據(jù)歐姆定律可知電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻的真實(shí)值應(yīng)為=$\frac{U}{I{-I}_{V}^{\;}}$，顯然測(cè)量值比真實(shí)值偏�。�
②根據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定電壓與額定電流大小可知電壓表應(yīng)選擇${V}_{2}^{\;}$，電流表應(yīng)選擇${A}_{1}^{\;}$；
為使電壓和電流調(diào)節(jié)范圍較大，變阻器應(yīng)采用分壓式接法，電路圖如圖所示：

③由于電流表每小格讀數(shù)為0.02A，應(yīng)進(jìn)行“$\frac{1}{2}$”估讀，電流表讀數(shù)為I=0.40A，此時(shí)電動(dòng)機(jī)的輸出功率為${P}_{出}^{\;}$=UI-${I}_{\;}^{2}r$
代入數(shù)據(jù)解得${P}_{出}^{\;}$=1.72W；
故答案為：①${V}_{1}^{\;}$，0.5；②如圖；③1.72

點(diǎn)評(píng) 應(yīng)明確：①應(yīng)根據(jù)電路的實(shí)際需要來(lái)選擇電表量程；②當(dāng)待測(cè)電阻阻值較小滿足$\frac{{R}_{V}^{\;}}{{R}_{x}^{\;}}＞\frac{{R}_{x}^{\;}}{{R}_{A}^{\;}}$時(shí)，電流表應(yīng)用外接法，滿足$\frac{{R}_{V}^{\;}}{{R}_{x}^{\;}}＜\frac{{R}_{x}^{\;}}{{R}_{A}^{\;}}$時(shí)，電流表應(yīng)用內(nèi)接法；③當(dāng)實(shí)驗(yàn)要求有較大的調(diào)節(jié)范圍或變阻器的阻值較小時(shí)，變阻器應(yīng)采用分壓式接法．