Question

13．在“測定直流電動機的效率”實驗中，用圖1所示的電路測定一個額定電壓為6V、額定功率為3W的直流電動機的機械效率．

①根據(jù)電路圖完成實物圖的連線（圖2）；
②實驗中保持電動機兩端電壓U恒為6V，重物每次勻速上升的高度h均為1.5m，所測物理量及測量結(jié)果如表所示：

實驗次數(shù)	1	2	3	4	5
電動機的電流I/A	0.2	0.4	0.6	0.8	2.5
所提重物的重力Mg/N	0.8	2.0	4.0	6.0	6.5
重物上升時間t/s	1.4	1.65	2.1	2.7	重物不運動

計算電動機效率η的表達式為$η=\frac{mgh}{UIt}×100%$（用符號表示），第4次實驗中電動機工作效率為74%．
③在第5次實驗中，電動機的輸出功率是0；可估算出電動機線圈的電阻為2.4Ω．

Answer 1

分析 （1）對照電路圖，連接實物圖．
（2）電動機效率η等于有用功與總功的比值，有用功為克服物體重力做的功，電動機的電功是總功．
（3）電動機的輸出功率是機械功率，由圖知，重物靜止，電動機沒有功率輸出，此時電動機電路中純電阻電路，根據(jù)歐姆定律求解線圈的內(nèi)阻．

解答 解：（1）如下圖；

（2）電動機效率η的表達式為$η=\frac{mgh}{UIt}×100%$，前4次實驗中電動機工作效率的平均值為
$\overline{η}$=$\frac{1}{4}$（$\frac{{m}_{1}gh}{U{I}_{1}{t}_{1}}$+$\frac{{m}_{2}gh}{U{I}_{2}{t}_{2}}$+$\frac{{m}_{3}gh}{U{I}_{3}{t}_{3}}$+$\frac{{m}_{4}gh}{U{I}_{4}{t}_{4}}$）
代入解得：$\overline{η}$=74%
（3）在第5次實驗中，由圖看出，重物處于靜止狀態(tài)，則電動機的輸出功率為0．
根據(jù)歐姆定律得：電動機線圈的電阻為：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{6}{2.5}$Ω=2.4Ω
故答案為：（1）如圖；（2）$η=\frac{mgh}{UIt}×100%$，74%；（3）0，2.4．

點評 本題中連接實物圖是應(yīng)培養(yǎng)的基本功．要掌握電動機效率η的意義．當電動機不轉(zhuǎn)動時，其電路是純電阻電路，歐姆定律仍成立．