Question

（10分）某实验小组为研究玩具电动机的工作过程，准备用以下器材来设计实验，尽可能精确地测量电动机工作时两端电压U和流过内部线圈的电流强度I，并描绘出U-I图线，要求包括（0，0）这组数据。实验器材如下：

待测电动机M（额定电流0．6A，额定电压4．5 V），   

电流表A₁（量程3．0A，内阻约为40Ω），

电流表A₂（量程1．0A，内阻约为50Ω），

电压表V（量程4．5 V，内阻约为5 kΩ），

滑动变阻器R（最大阻值为100Ω），

电源E（电动势为6V，内阻不计），

开关S，导线若干。

（1）请你选择适当的器材，在虚线框中画出符合题意的测量电路图，并把仪器或元件的

符号标在相应的位置。

（2）下表为某同学的探测记录，试根据表格中数据在坐标纸上描点后作出电动机两端电

压U随电流I的变化图线。

（3）由图可知该电动机内部线圈的电阻约为___________Ω。

（4）比较第5、6组数据，试说明为什么电动机两端电压U变大了而通过它的电流反而减小了?____________________________________________________________________。

 

Answer 1

【答案】

（1）见解析 （2）见解析 （3）2.50 （4）见解析

【解析】

试题分析：（1）因为题目要求尽可能精确测量，故变阻器应采用分压式，待测电动机额定电流0.6A，故应选择电流表A₂，设计电路图如下：

 

（2）图像采用常规描点画图的方法进行，应注意的是，在电压为2V之前，电动机处于不转状态，电能全部转化为内能，伏安图像应是一条过原点的直线；在电压达到2.5V之后，电动机转动，电能转化为机械能和内能，所画伏安图像应是一条平滑的曲线，如上图乙所示。

（3）结合电压在2.5V之前的直线图像可知，该直线的斜率即内部线圈电阻，故求得。

（4）比较第 5、6 组数据可知，当电压为 2.00 V 和 2.50 V 时电动机的输入功率相同，都是1.60 W，但是电压为 2.00 V 时电动机不转，电能全部转化为内能，而电压为 2.50 V 时电动机转动，有电能转化为机械能，转化为内能的量变少，由 P _热=I²R可知电流会减小。

考点：伏安法测电阻实验