Question

7．直流電動(dòng)機(jī)在傳感和控制中有著廣泛應(yīng)用．為了探究電動(dòng)機(jī)的伏安特性，某同學(xué)找到一只帶風(fēng)扇的玩具電動(dòng)機(jī)，他實(shí)驗(yàn)的實(shí)物示意圖如圖1所示，其中，圖中M為電動(dòng)機(jī)，電流表和電壓表都視為理想電表．

①閉合電鍵S前，滑動(dòng)變阻器R的滑動(dòng)頭應(yīng)置于最右（填“左”或“右”）端．閉合電鍵S后，發(fā)現(xiàn)無(wú)論如何調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R的滑動(dòng)頭，電動(dòng)機(jī)都會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，則可以判斷導(dǎo)線(xiàn)③（選填“①”，“②”，…，“⑧”）斷路；
②排除故障后，測(cè)量得到電動(dòng)機(jī)的U-I，圖線(xiàn)如圖2所示．通過(guò)圖線(xiàn)可以求得該電動(dòng)機(jī)內(nèi)部線(xiàn)圈的電阻為2.5Ω；
③實(shí)驗(yàn)一：將電動(dòng)機(jī)取下，接在一節(jié)電動(dòng)勢(shì)為1.50v、內(nèi)阻為0.50Ω的干電池兩級(jí)間，則通過(guò)電路中的電流應(yīng)為0.5A；
④實(shí)驗(yàn)二：將實(shí)驗(yàn)一中完全相同的三節(jié)干電池串聯(lián)，接上該電動(dòng)機(jī)上穩(wěn)定后，該電動(dòng)機(jī)消耗的功率為2.6W，其效率為62%（計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 ①分析實(shí)物圖，明確電路結(jié)構(gòu)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的安全性確定滑片開(kāi)始時(shí)的位置；
②由圖可得出電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)的圖象，即可求得電阻；
③1.5V時(shí)電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，根據(jù)歐姆定律可求得電流；
④在圖中作出電源的伏安特性曲線(xiàn)，兩圖的交點(diǎn)為電動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)，即可明確電壓和電流，則由P=UI可求得功率；由P=I²R求得內(nèi)阻消耗的功率，則可求得其效率．

解答 解：①由實(shí)物圖可知，本實(shí)驗(yàn)采用分壓接法，電動(dòng)機(jī)與滑動(dòng)變阻器右側(cè)相連，故為了讓電流從零開(kāi)始增加，開(kāi)始時(shí)滑片應(yīng)置于右端；
電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)說(shuō)明電路一直相連，故說(shuō)明1、2、8、5、4均是完好的；而不能使電動(dòng)機(jī)停止的原因只能是滑動(dòng)變阻器接成了限流接法，即③出現(xiàn)了斷路；
②直線(xiàn)部分是電動(dòng)機(jī)沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)圖象，此時(shí)可視為純電阻，故其阻值r=$\frac{2.0}{0.8}$=2.5Ω；
③由圖可知，電動(dòng)機(jī)的額定電壓應(yīng)為2.5V，故接在1.5V的電源上時(shí)，電動(dòng)機(jī)不工作，此時(shí)電流I=$\frac{1.5}{2.5+0.5}$=0.5A；
④接在三節(jié)干電池上時(shí)，在圖中作出電源的伏安特性曲線(xiàn)如圖所示，由圖可知，燈泡的工作電壓為3.25V，電流為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%

故答案為：①右；③；②2.5；③0.5；④2.6；62．

點(diǎn)評(píng) 本題考查電動(dòng)機(jī)的原理及其伏安特性曲線(xiàn)，要注意明確電動(dòng)機(jī)為非純電阻電路，在正常工作時(shí)要注意工作電壓的確定，不適用歐姆定律求解．