Question

9．市場上有一種在蚊帳內使用的小型直流電動機電風扇．某物理研究性學習小組想測電風扇正常運行時的機械功率．于是找到了一臺該種電風扇并從銘牌上讀出了額定電壓U，但是其他字跡不清楚．該研究性學習小組成員打開電風扇底座上的電源蓋并取出了兩節(jié)電池，并從電風扇裝電池處的正、負兩極各接出一條引線．提供的器材有電流表、電壓表、滑動變阻器、備用電池若干節(jié)、電鍵、若干導線、固定電池的電池盒．
該小組進行了如下的部分實驗步驟，請寫出第三步實驗過程：
A．按事先設計的電路連接各元件，并使滑片處于使電路電阻最大處；
B．合上開關，使滑片從最左端開始緩慢移動，使電壓表和電流表都有明顯讀數(shù)，但電風扇并未轉動，讀出此時的電壓表和電流表讀數(shù)U₀、I₀；
C．調節(jié)滑動變阻器，使風扇正常工作，讀出電壓表讀數(shù)U和電流表讀數(shù)I
D．用測得的量表示出電動機正常運轉時機械功率的表達式為$P=IU-{I}_{\;}^{2}\frac{{U}_{0}^{\;}}{{I}_{0}^{\;}}$．
②按上述實驗過程，本實驗的電路圖應選擇甲（填“甲”或“乙”）．

Answer 1

分析 電風扇未轉動時，輸入功率全部轉化為熱功率，可以通過歐姆定律求出電動機的內阻．再測出電風扇正常工作時的電壓和電流，根據(jù)能量守恒求出電風扇的機械功率．

解答 解：①C、調節(jié)滑動變阻器，使風扇正常工作，讀出電壓表讀數(shù)U和電流表讀數(shù)I．
因為電風扇未轉動時，電壓表和電流表讀數(shù)U₀、I₀，根據(jù)歐姆定律得，電風扇的內阻r=$\frac{{U}_{0}^{\;}}{{I}_{0}^{\;}}$，電動機的輸入功率為UI，則電動機正常工作時的機械功率$P=IU-{I}_{\;}^{2}\frac{{U}_{0}^{\;}}{{I}_{0}^{\;}}$
②由題意可知，實驗中應使電動機兩端的電壓應達到額定電壓，而實驗中的風扇是采用兩節(jié)干電池供電，故采用兩節(jié)干電池供電時，電壓稍大于額定電壓，故采用限流接法無法保證達到額定電壓，故應采用分壓接法，故應選用甲圖接法
故答案為：①C、調節(jié)滑動變阻器，使風扇正常工作，讀出電壓表讀數(shù)U和電流表讀數(shù)I
D、$P=IU-{I}_{\;}^{2}\frac{{U}_{0}^{\;}}{{I}_{0}^{\;}}$
②甲

點評 對于實驗的考查轉向為考查設計性實驗，要求我們在解題時要注意認真分析實驗的目的、原理及題目中給出的實驗步驟，從中找出解決題目的關鍵．