Question

7．直流电动机在传感和控制中有着广泛应用．为了探究电动机的伏安特性，某同学找到一只带风扇的玩具电动机，他实验的实物示意图如图1所示，其中，图中M为电动机，电流表和电压表都视为理想电表．

①闭合电键S前，滑动变阻器R的滑动头应置于最右（填“左”或“右”）端．闭合电键S后，发现无论如何调节滑动变阻器R的滑动头，电动机都会转动，则可以判断导线③（选填“①”，“②”，…，“⑧”）断路；
②排除故障后，测量得到电动机的U-I，图线如图2所示．通过图线可以求得该电动机内部线圈的电阻为2.5Ω；
③实验一：将电动机取下，接在一节电动势为1.50v、内阻为0.50Ω的干电池两级间，则通过电路中的电流应为0.5A；
④实验二：将实验一中完全相同的三节干电池串联，接上该电动机上稳定后，该电动机消耗的功率为2.6W，其效率为62%（计算结果保留两位有效数字）．

Answer 1

分析 ①分析实物图，明确电路结构，根据实验的安全性确定滑片开始时的位置；
②由图可得出电动机不转时的图象，即可求得电阻；
③1.5V时电动机不转，根据欧姆定律可求得电流；
④在图中作出电源的伏安特性曲线，两图的交点为电动机的工作点，即可明确电压和电流，则由P=UI可求得功率；由P=I²R求得内阻消耗的功率，则可求得其效率．

解答 解：①由实物图可知，本实验采用分压接法，电动机与滑动变阻器右侧相连，故为了让电流从零开始增加，开始时滑片应置于右端；
电动机转动说明电路一直相连，故说明1、2、8、5、4均是完好的；而不能使电动机停止的原因只能是滑动变阻器接成了限流接法，即③出现了断路；
②直线部分是电动机没有转动时图象，此时可视为纯电阻，故其阻值r=$\frac{2.0}{0.8}$=2.5Ω；
③由图可知，电动机的额定电压应为2.5V，故接在1.5V的电源上时，电动机不工作，此时电流I=$\frac{1.5}{2.5+0.5}$=0.5A；
④接在三节干电池上时，在图中作出电源的伏安特性曲线如图所示，由图可知，灯泡的工作电压为3.25V，电流为0.8A，故其消耗的功率P=UI=3.25×0.8=2.6W；
其效率η=$\frac{{I}^{2}R}{P}$=$\frac{0．{8}^{2}×2.5}{2.6}$=62%

故答案为：①右；③；②2.5；③0.5；④2.6；62．

点评 本题考查电动机的原理及其伏安特性曲线，要注意明确电动机为非纯电阻电路，在正常工作时要注意工作电压的确定，不适用欧姆定律求解．