Question

伏安法可以测纯电阻，也可以测非纯电阻电学元件的输入电压和电流，从而求出其输入功率．用如图1所示的电路可以测定一个额定电压为6V、额定功率为3W的直流电动机的电功率．

（1）图1的实物连接图就是测直流电动机的输入功率的实物连接图，请根据实物连接图在图2的虚线框内画出实验电路图；（直流电动机的符号用表示）

（2）实验中保持电动机两端电压U恒为6V，重物每次上升时选取匀速上升阶段，测量其上升的高度h和时间t，h每次均为1.5m，所测物理量及测量结果部分数值（空缺表格部分的数据隐去）如表所示．

实验次数	1	2	3	4	5	6
电动机的电流（I/A）	0.4	0.6	2.5	2.5
所提重物的重力（Mg/N）	0.8	2.0	4.0	6.0	6.5	7.0
重物上升时间（t/s）	1.4	2.6	电机不转	电机不转

从实验数据中，可以根据某些数据计算出电动机线圈的内阻，其阻值为      Ω．

（3）电动机效率η等于输出的机械功率与输入的电功率的比值，请推导出电动机效率η的表达式为η=     （用题目中的符号表示）；现在用前4次实验数据（包括空缺表格部分隐去的数据）做出Mg/I﹣t的图象，如图3所示，请由图象给出的数据求出电动机的平均效率      %．（结果保留三位有效数字）

Answer

（1）

（2）2.4；

（3），74.0

【解析】

试题分析：（1）对照实物图，从而得出原理图；

（2）电动机的输出功率是机械功率，由图知，重物静止，电动机没有功率输出，此时电动机电路中纯电阻电路，根据欧姆定律求解线圈的内阻

（3）电动机效率η等于有用功与总功的比值，有用功为克服物体重力做的功，电动机的电功是总功．

【解析】
（1）由实物图可知该电路采用了分压接法，原理图如图；

（2）在第5次实验中，由图看出，重物处于静止状态，则电动机的输出功率为0．

根据欧姆定律得：电动机线圈的电阻为：R==Ω=2.4Ω

（3）电动机消耗的电能为：W=UIt；

输出的机械能为：Mgh；

电动机效率η的表达式为

η=×100%，前4次实验中电动机工作效率的平均值为：

=（+++）

代入解得：=74.0%

故答案为：（1）如图；（2）2.4；（3），74.0

【点评】题中分析实物图是应培养的基本功．要掌握电动机效率η的意义．当电动机不转动时，其电路是纯电阻电路，欧姆定律仍成立．