Question

9．小郑同学研究额定电压为4.5v的玩具电动机M的伏安特性曲线，所用电压表内阻约为5千欧，电流内阻约为3欧．如图是他设计的四个实验电路图．

（1）应该选用丙电路图（填代号甲、乙、丙、丁）
（2）该同学实验记录数据如下表格：

	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
电压U/V	0.20	0.40	0.60	0.80	1.20	1.60	2.00	2.40	2.80	3.20	3.60	4.00
电流I/A	0.10	0.20	0.30	0.38	0.20	0.26	0.32	0.38	0.44	0.50	0.54	0.58
电机状态	不转	不转	不转	不转	转动	转动	转动	转动	转动	转动	转动	转动

根据表格数据，该同学在坐标纸上画出两条不相连的伏安特性曲线．为确定一条曲线的终点、另一条曲的终起点，该同学继续做实验，他该这样操作：控制电压约为0.8V，缓慢调节滑动变阻器，找出电动机刚好转动时的电压和电流； 然后将电压调至4.5V，读出电流值
（3）根据实验数据，玩具电动机的内阻为2.0Ω（保留两位有效数字）
（4）当玩具电动机得到4.00v的电压时，输出功率为1.65 W（保留三位有效数字）
（5）在表格记录的数据范围内，当玩具电动机对外输出功率时，电动机的效率随工作电压的增大而增大（填“增大”或“不变”或“减小”）

Answer 1

分析 （1）分析实验原理，从而明确实验电路的接法；
（2）明确伏安特性曲线的性质，从而知道应确定的起点和终点；
（3）根据不转时的电压值和电流值即可求出电动机的内阻；
（4）根据输出功率的公式即可求出4.0V时电动机的输出功率；
（5）明确效率公式，再根据各组数据即可求出对应的效率大小．

解答 解：（1）由于在测量伏安特性曲线时要从零开始调节，故应采用分压接法，同时电动机内阻较小，故采用电流表外接法； 故选用丙图；
（2）两伏安特性曲线中，一是电机没有转动时的曲线，另一个是正常转动时的图线； 应确定没有转动时的曲线的终点和转动过程中的起止点； 没有转动的终点和转动的起点应是同一点，故控制电压约为0.8V，缓慢调节滑动变阻器，找出电动机刚好转动时的电压和电流； 然后将电压调至4.5V，读出电流值，即完成实验；
（3）根据不转时的数值可知，内阻r=$\frac{0.40}{0.20}$=2Ω；
（4）电压为4V时，电流为0.58A，则输出功率P=UI=4×0.58=2.32W； 则输出功率P_出=P-Ir=2.32-（0.58）²×2=1.65W；
（5）工作效率η=$\frac{UI-{I}^{2}r}{UI}$=1-$\frac{Ir}{U}$，代入各组数据可知，电动机的效率随电压的增大而增大．
故答案为：（1）丙；（2）控制电压约为0.8V，缓慢调节滑动变阻器，找出电动机刚好转动时的电压和电流； 然后将电压调至4.5V，读出电流值； （3）2.0；（4）1.65；（5）增大．

点评 本题考查描绘灯泡的伏安特性曲线的实验，要注意正确分析题意，并能准确应用功率公式进行分析求解即可．