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9.在“测定直流电动机的效率”的实验中,我们有以下实验器材:直流电动机、电源、电压表、电流表、滑动变阻器、电键、砝码盘、砝码若干、刻度尺、停表、弹簧秤、细绳一根、天平和导线若干.
(1)以上实验器材中哪些是多余的:
(2)写出直流电动机的效率的表达式:

分析 电动机效率η等于有用功与总功的比值,有用功为克服物体重力做的功,电动机的电功是总功.要测量有用功,可使重物匀速上升,测量高度,即可求得电动机克服重力做功;要测量总功,必须测量电动机两端的电压和通过它的电流.根据实验的原理和要求选择器材,确定直流电动机的效率的表达式.

解答 解:(1)电动机效率η等于有用功与总功的比值,有用功为电动机克服物体重力做的功W=mgh,电动机的电功是总功W=UIt.要测量有用功,可使重物匀速上升h,测量高度和物体的质量,需要刻度尺,因盛砝码的小盘和砝码的质量己知,不需要弹簧称和天平;
要测量总功,必须提供电源,使电动机能正常工作,再测量电动机两端的电压和通过它的电流,以及提升物体所用的时间t.
故以上实验器材中弹簧称和天平是多余的,还需要电源和刻度尺.
(2)电动机效率η的表达式为 η=$η=\frac{mgh}{UIt}×100%$
答:(1)以上实验器材中多余的是弹簧秤和天平;
(2)直流电动机的效率的表达式为$η=\frac{mgh}{UIt}×100%$.

点评 此题理解并掌握电动机效率η的意义,再从原理出发,设计测量的电路,选择所需要的器材.

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