Question

9．市場(chǎng)上有一種在蚊帳內(nèi)使用的小型直流電動(dòng)機(jī)電風(fēng)扇．某物理研究性學(xué)習(xí)小組想測(cè)電風(fēng)扇正常運(yùn)行時(shí)的機(jī)械功率．于是找到了一臺(tái)該種電風(fēng)扇并從銘牌上讀出了額定電壓U，但是其他字跡不清楚．該研究性學(xué)習(xí)小組成員打開(kāi)電風(fēng)扇底座上的電源蓋并取出了兩節(jié)電池，并從電風(fēng)扇裝電池處的正、負(fù)兩極各接出一條引線．提供的器材有電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器、備用電池若干節(jié)、電鍵、若干導(dǎo)線、固定電池的電池盒．
該小組進(jìn)行了如下的部分實(shí)驗(yàn)步驟，請(qǐng)寫(xiě)出第三步實(shí)驗(yàn)過(guò)程：
A．按事先設(shè)計(jì)的電路連接各元件，并使滑片處于使電路電阻最大處；
B．合上開(kāi)關(guān)，使滑片從最左端開(kāi)始緩慢移動(dòng)，使電壓表和電流表都有明顯讀數(shù)，但電風(fēng)扇并未轉(zhuǎn)動(dòng)，讀出此時(shí)的電壓表和電流表讀數(shù)U₀、I₀；
C．調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使風(fēng)扇正常工作，讀出電壓表讀數(shù)U和電流表讀數(shù)I
D．用測(cè)得的量表示出電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)機(jī)械功率的表達(dá)式為$P=IU-{I}_{\;}^{2}\frac{{U}_{0}^{\;}}{{I}_{0}^{\;}}$．
②按上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程，本實(shí)驗(yàn)的電路圖應(yīng)選擇甲（填“甲”或“乙”）．

Answer 1

分析 電風(fēng)扇未轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，輸入功率全部轉(zhuǎn)化為熱功率，可以通過(guò)歐姆定律求出電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻．再測(cè)出電風(fēng)扇正常工作時(shí)的電壓和電流，根據(jù)能量守恒求出電風(fēng)扇的機(jī)械功率．

解答 解：①C、調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使風(fēng)扇正常工作，讀出電壓表讀數(shù)U和電流表讀數(shù)I．
因?yàn)殡婏L(fēng)扇未轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電壓表和電流表讀數(shù)U₀、I₀，根據(jù)歐姆定律得，電風(fēng)扇的內(nèi)阻r=$\frac{{U}_{0}^{\;}}{{I}_{0}^{\;}}$，電動(dòng)機(jī)的輸入功率為UI，則電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的機(jī)械功率$P=IU-{I}_{\;}^{2}\frac{{U}_{0}^{\;}}{{I}_{0}^{\;}}$
②由題意可知，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)使電動(dòng)機(jī)兩端的電壓應(yīng)達(dá)到額定電壓，而實(shí)驗(yàn)中的風(fēng)扇是采用兩節(jié)干電池供電，故采用兩節(jié)干電池供電時(shí)，電壓稍大于額定電壓，故采用限流接法無(wú)法保證達(dá)到額定電壓，故應(yīng)采用分壓接法，故應(yīng)選用甲圖接法
故答案為：①C、調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使風(fēng)扇正常工作，讀出電壓表讀數(shù)U和電流表讀數(shù)I
D、$P=IU-{I}_{\;}^{2}\frac{{U}_{0}^{\;}}{{I}_{0}^{\;}}$
②甲

點(diǎn)評(píng) 對(duì)于實(shí)驗(yàn)的考查轉(zhuǎn)向?yàn)榭疾樵O(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，要求我們?cè)诮忸}時(shí)要注意認(rèn)真分析實(shí)驗(yàn)的目的、原理及題目中給出的實(shí)驗(yàn)步驟，從中找出解決題目的關(guān)鍵．