Question

某物理“科技制作”小组装配一台小直流电动机，其额定电压5V，额定电流0.5A，线圈绕阻小于1Ω．为了进一步研究其在一定电压范围内，输出功率与输入电压的关系，需要进一步做实验，请你帮助该小组完成该项工作．已知学校实验室提供的器材有：
直流电源E，电压6V，内阻不计；
小直流电动机M；
电压表V₁，量程0～0.6V，内阻约3kΩ；
电压表V₂，量程0～6V，内阻约15kΩ；
电流表A₁，量程0～0.6A，内阻约1Ω；
电流表A₂，量程0～3A，内阻约0.5Ω；
滑动变阻器R，0～10Ω，2A；
电键S一只，导线若干．
（1）首先要比较精确测量电动机的线圈绕阻r．根据合理的电路进行测量时，要控制电动机不转动，调节滑动变阻器，使电压表和电流表有合适的示数，电压表应该选______．若电压表的示数为0.1V，电流表的示数为0.2A，则内阻r=______Ω，这个结果比真实值偏______（选填“大”或“小”）．
（2）在图方框中画出研究电动机的输出功率与输入电压的关系的实验电路图．（标明所选器材的符号）
（3）当电压表的示数为4.5V时，电流表示数如图所示，此时电动机的输出功率是______W．

Answer 1

【答案】分析：（1）由题目中的已知条件可知，电机两端的电压，则可选择电压表；由欧姆定律可求得内阻；根据电路的特点可分析实验误差；
（2）要测出输出功率与输入电压的关系，可以采用分压接法，由电压表测电动机两端的电压，由P=UI求得功率；
（3）由图可读出电流表的示数，则由功率公式可求得电动机的总功率及内部电阻消耗的功率，则可求同电动机的输出功率．
解答：解：（1）因电阻小于1Ω，电路中电流最大0.5Ω，故最大电流为0.5A，故应选取V₁，可以使读数更准确；内阻r==0.5Ω； 因实验中采用电流表外接法，故电流表示数偏大，使测量结果偏小；
（2）电路采用电压表测电动机两端的电压，电流表测电流，由P=UI求得功率，则可得出输出功率与输入电压的关系；答案如图：
（3）由图可读出电路中电流I=0.40A，则电动机消耗的功率P=UI=4.5V×0.3985A=1.80W；电动机内部电阻上消耗的功率P₁=I²r=0.08W；则电动机的输出功率P_出=1.80-0.08W=1.72W．
故答案为：（1）V₁，0.5，小；（2）如图所示；（3）1.72．
点评：在仪表的选择中要注意应使测量结果更准确和安全，故电表的量程应略大于电路中可能出现的最大电流；
在接法中要注意根据各电器内阻的大小，灵活选择对应的接法．