Question

5．一個標有“6V 0.5A”的小型直流電動機，轉子由銅導線繞制的線圈組成，阻值約為1Ω，某興趣小組設計一個實驗測量此電動機線圈的電阻．實驗室提供的器材處導向和開關外還有：
A．直流電源E：8V（內阻不計）
B．直流電流表A₁：0～0.6A（內阻約為0.5Ω）
C．直流電流表A₂：0～3A（內阻約為0.1Ω）
D．直流電壓表V₁：0～3V（內阻約為5kΩ）
E．直流電壓表V₂：0～15V（內阻約為15kΩ）
F．滑動變阻器R₁：0～10Ω，2A
G．標準電阻R₂：5Ω
（1）為能較準確地測出電動機線圈電阻，應選擇電路圖乙．（填甲或乙）
（2）為使電表指針有較大角度的偏轉，需要選用的電流表是B，電壓表是D．（填寫實驗器材前面的序號）
（3）閉合開關后，調節滑動變阻器控制電動機不轉動時讀出電流表、電壓表示數．若某次實驗電壓表的示數為2.5V，電流表的示數為0.4A，電動機線圈電阻為1.25Ω．由此可計算出該電動機正常工作輸出的機械功率為2.68W．（結果保留三位有效數字）

Answer 1

分析 （1）從而測量的精確性角度考慮，選擇電壓表和電流表的量程，測量電動機內阻時，電動機需不轉動，通過歐姆定律求出電動機的內阻．
（2）根據題意確定滑動變阻器與電流表的接法，然后可得出對應的電路圖．
（3）測電阻時應控制電動機不轉．由歐姆定律求出線圈電阻，應用電功公式求出輸出功率．

解答 解：（1）電動機不轉時，兩端最大電壓約為：U=0.5×1=0.5V，滑動變阻器應采用分壓接法，電動機線圈電阻約為0.8Ω，電流表內阻約為0.5Ω，電壓表內阻約為5kΩ，電流表應采用外接法，
因線圈的電阻太小，因此為保護電動機，則將定值電阻與電動機串聯，故應選擇乙電路圖；
（2）測電動機線圈電阻，應控制電動機不轉，測出電動機兩端電壓與通過電動機的電流，電動機不轉時，通過電動機的電流與電動機兩端電壓都很小，電流表選B，電壓表選D；
（3）由歐姆定律可知：r+R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5}{0.4}$=6.25Ω；
解得：r=6.25-5=1.25Ω
電動機正常工作時，總功率：P=UI=6×0.5=3W，
線圈產生的熱功率：P_Q=I²r=0.5²×1.25=0.313W，
電動機正常工作輸出的機械功率：P_機械=P-P_Q=3-0.313=2.68；
故答案為：（1）乙；（2）B；D；（3）1.25；2.68．

點評 解決本題的關鍵知道器材選取的原則，即精確、安全，以及知道電動機正常工作時輸入功率等于輸出功率與內部消耗功率之和．