Question

在“測定直流電動機的效率”的實驗中，我們有以下實驗器材：
直流電動機（帶長軸，額定電壓4.5V）、電壓表、電流表、滑動變阻器、開關、盛砝碼的小盤（質量己知）、停表、彈簧秤、砝碼若干、細繩一根、天平、導線等．
（a）以上實驗器材中哪些是多余的？______；
（b）為完成這個實驗還需要哪些實驗器材？______；
（c）寫出直流電動機的效率的表達式：______；
（d）本實驗要測量的物理量有哪些？______．

Answer 1

【答案】分析：電動機效率η等于有用功與總功的比值，有用功為克服物體重力做的功，電動機的電功是總功．要測量有用功，可使重物勻速上升，測量高度，即可求得電動機克服重力做功；要測量總功，必須測量電動機兩端的電壓和通過它的電流．根據實驗的原理和要求選擇器材，確定直流電動機的效率的表達式．
解答：解：（a）（b）電動機效率η等于有用功與總功的比值，有用功為電動機克服物體重力做的功W_有=mgh，電動機的電功是總功W_總=UIt．要測量有用功，可使重物勻速上升h，測量高度和物體的質量，需要刻度尺，因盛砝碼的小盤和砝碼的質量己知，不需要彈簧稱和天平；
要測量總功，必須提供電源，使電動機能正常工作，再測量電動機兩端的電壓和通過它的電流，以及提升物體所用的時間t．
故以上實驗器材中彈簧稱和天平是多余的，還需要電源和刻度尺．
（c）電動機效率η的表達式為  η=×100%
（d）對照上式可知，本實驗要測量的物理量有h、I、U、t．
故答案為：
（a）彈簧稱和天平；
（b）電源和刻度尺；
（c）×100%
（d）h、I、U、t
點評：此題理解并掌握電動機效率η的意義，再從原理出發，設計測量的電路，選擇所需要的器材．