Question

（2009?杨浦区模拟）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（带长轴，额定电压4.5V）、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、盛砝码的小盘（质量己知）、停表、弹簧秤、砝码若干、细绳一根、天平、导线等．
（a）以上实验器材中哪些是多余的？

弹簧称和天平

；
（b）为完成这个实验还需要哪些实验器材？

电源和刻度尺

；
（c）写出直流电动机的效率的表达式：

mgh

UIt

×100%

；
（d）本实验要测量的物理量有哪些？

h、I、U、t

．

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：（a）（b）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．
（c）电动机效率η的表达式为  η=

mgh

UIt

×100%
（d）对照上式可知，本实验要测量的物理量有h、I、U、t．
故答案为：
（a）弹簧称和天平；
（b）电源和刻度尺；
（c）

mgh

UIt

×100%
（d）h、I、U、t

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．