Question

5．某同學(xué)裝配了一臺(tái)“5V，0.5A”的小直流電動(dòng)機(jī)，線圈內(nèi)阻小于1Ω．現(xiàn)要進(jìn)一步研究這個(gè)小直流電動(dòng)機(jī)在允許的輸入電壓范圍內(nèi)，輸出功率與輸入電壓的關(guān)系，學(xué)校實(shí)驗(yàn)室提供的器材有：
直流電源E，電壓6V，內(nèi)阻不計(jì)；        小直流電動(dòng)機(jī)M；
電壓表V₁，量程0～0.6V，內(nèi)阻約3kΩ；   電壓表V₂，量程0～6V，內(nèi)阻約15kΩ；
電流表A₁，量程0～0.6A，內(nèi)阻約1Ω；    電流表A₂，量程0～3A，內(nèi)阻約0.5Ω；
滑動(dòng)變阻器R，0～10Ω，2A；           電鍵一只S，導(dǎo)線若干．

①首先要比較精確測(cè)量電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻r．根據(jù)合理的電路進(jìn)行測(cè)量時(shí)，要控制電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電壓表和電流表有合適的示數(shù)，電壓表應(yīng)該選V₁．若電壓表的示數(shù)為0.1V，電流表的示數(shù)為0.2A，則內(nèi)阻r=0.5Ω．
②在圖1方框中畫(huà)出研究電動(dòng)機(jī)的輸出功率與輸入電壓的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)電路圖．（標(biāo)明所選器材的符號(hào)）
③當(dāng)電壓表的示數(shù)為4.5V時(shí)，電流表示數(shù)如圖2所示，此時(shí)電動(dòng)機(jī)的輸出功率是1.72W．

Answer 1

分析 （1）由題目中的已知條件可知，電機(jī)兩端的電壓，則可選擇電壓表；由歐姆定律可求得內(nèi)阻；根據(jù)電路的特點(diǎn)可分析實(shí)驗(yàn)誤差；
（2）要測(cè)出輸出功率與輸入電壓的關(guān)系，可以采用分壓接法，由電壓表測(cè)電動(dòng)機(jī)兩端的電壓，由P=UI求得功率；
（3）由圖可讀出電流表的示數(shù)，則由功率公式可求得電動(dòng)機(jī)的總功率及內(nèi)部電阻消耗的功率，則可求同電動(dòng)機(jī)的輸出功率．

解答 解：（1）因電阻小于1Ω，電路中電流最大0.5Ω，故最大電壓為0.5V，故應(yīng)選取V₁，可以使讀數(shù)更準(zhǔn)確；
內(nèi)阻r=$\frac{U}{I}$=$\frac{0.1}{0.2}$=0.5Ω；
（2）電路采用電壓表測(cè)電動(dòng)機(jī)兩端的電壓，電流表測(cè)電流，由P=UI求得功率，則可得出輸出功率與輸入電壓的關(guān)系；電流表應(yīng)選擇A₁；電壓表選擇V₂；

答案如圖：
（3）由圖可讀出電路中電流I=0.40A，
此時(shí)電動(dòng)機(jī)的輸出功率P=UI-I²R=4.5×0.4-0.16×0.5=1.72W
故答案為：（1）V₁，0.5；（2）如圖所示；（3）1.72

點(diǎn)評(píng) 在儀表的選擇中要注意應(yīng)使測(cè)量結(jié)果更準(zhǔn)確和安全，故電表的量程應(yīng)略大于電路中可能出現(xiàn)的最大電流；
在接法中要注意根據(jù)各電器內(nèi)阻的大小，靈活選擇對(duì)應(yīng)的接法．