Question

9．市场上有一种在蚊帐内使用的小型直流电动机电风扇．某物理研究性学习小组想测电风扇正常运行时的机械功率．于是找到了一台该种电风扇并从铭牌上读出了额定电压U，但是其他字迹不清楚．该研究性学习小组成员打开电风扇底座上的电源盖并取出了两节电池，并从电风扇装电池处的正、负两极各接出一条引线．提供的器材有电流表、电压表、滑动变阻器、备用电池若干节、电键、若干导线、固定电池的电池盒．
该小组进行了如下的部分实验步骤，请写出第三步实验过程：
A．按事先设计的电路连接各元件，并使滑片处于使电路电阻最大处；
B．合上开关，使滑片从最左端开始缓慢移动，使电压表和电流表都有明显读数，但电风扇并未转动，读出此时的电压表和电流表读数U₀、I₀；
C．调节滑动变阻器，使风扇正常工作，读出电压表读数U和电流表读数I
D．用测得的量表示出电动机正常运转时机械功率的表达式为$P=IU-{I}_{\;}^{2}\frac{{U}_{0}^{\;}}{{I}_{0}^{\;}}$．
②按上述实验过程，本实验的电路图应选择甲（填“甲”或“乙”）．

Answer 1

分析 电风扇未转动时，输入功率全部转化为热功率，可以通过欧姆定律求出电动机的内阻．再测出电风扇正常工作时的电压和电流，根据能量守恒求出电风扇的机械功率．

解答 解：①C、调节滑动变阻器，使风扇正常工作，读出电压表读数U和电流表读数I．
因为电风扇未转动时，电压表和电流表读数U₀、I₀，根据欧姆定律得，电风扇的内阻r=$\frac{{U}_{0}^{\;}}{{I}_{0}^{\;}}$，电动机的输入功率为UI，则电动机正常工作时的机械功率$P=IU-{I}_{\;}^{2}\frac{{U}_{0}^{\;}}{{I}_{0}^{\;}}$
②由题意可知，实验中应使电动机两端的电压应达到额定电压，而实验中的风扇是采用两节干电池供电，故采用两节干电池供电时，电压稍大于额定电压，故采用限流接法无法保证达到额定电压，故应采用分压接法，故应选用甲图接法
故答案为：①C、调节滑动变阻器，使风扇正常工作，读出电压表读数U和电流表读数I
D、$P=IU-{I}_{\;}^{2}\frac{{U}_{0}^{\;}}{{I}_{0}^{\;}}$
②甲

点评 对于实验的考查转向为考查设计性实验，要求我们在解题时要注意认真分析实验的目的、原理及题目中给出的实验步骤，从中找出解决题目的关键．