Question

1．某学习小组用图示实验来研究电动机提重物的效率．
①根据电路图（图1）完成实物图（图2）的连线，在电路图中，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移到右端（填“左端”、“正中”或“右端”）

②实验测得电压表示数为U，电流表示数为I，将重力为mg的重物匀速上提h的时间为t，则计算电动机效率的表达式为η₁=$\frac{{mg{h_{\;}}}}{UIt}$×100%
③设电动机两端电压为U，通过的电流为I，电动机线圈电阻为r，则从理论上计算电动机的效率η₂=$\frac{{UI-{I^2}{r_{\;}}}}{UI}$；
④学习小组通过实验发现η₁总小于η₂，原因是电动机转轴存在摩擦阻力（或者空气阻力）．

Answer 1

分析 （1）对照电路图，连接实物图；并为了保证安全应明确滑片的位置；
（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，根据电机功率公式可明确理论效率值；
（4）根据误差现象进行分析，明确误差原因．

解答 解：①根据原理图可得出对应的实物图；
由图可知，滑动变阻器右半部分为测量电路供电，开始时应使测量部分电压为零；故滑片应在右端；
②由效率公式可知：电动机效率η的表达式为$η=\frac{mgh}{UIt}×100%$，
③电动机的总功率为UI，输出功率为UI-I2r
故效率的理论值为：$\frac{{UI-{I^2}{r_{\;}}}}{UI}$
④η₁总小于η₂原因是电动机转轴存在摩擦阻力；
故答案为：①如图所示；右端； ②$\frac{{mg{h_{\;}}}}{UIt}$×100%；③$\frac{{UI-{I^2}{r_{\;}}}}{UI}$；④电动机转轴存在摩擦阻力（或者空气阻力）

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．