Question

18．某同學(xué)從廢舊玩具上拆下電池、小電動機(jī)．電阻、電容、電感線圈等電子器材，現(xiàn)從這些材料中選取小電動機(jī)進(jìn)行研究．想盡可能精確地描繪出電動機(jī)通電后兩端電壓U和流過內(nèi)部線圈的電流強(qiáng)度I的U-I圖線．要求包括（0，0）這組數(shù)據(jù)．所以準(zhǔn)備的實(shí)驗(yàn)器材如下：
待測電動機(jī)M（額定電壓4.5V）    
電流表A（內(nèi)阻比較小）
電壓表V（可看成理想電表）      
滑動變阻器R
電池E（電動勢約為6V）          
開關(guān)S，導(dǎo)線若干．

（1）請你按實(shí)驗(yàn)要求完成圖甲實(shí)物圖的連接．
（2）為了讀數(shù)簡便，該同學(xué)每次調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片都讓電壓表示數(shù)變化0.5V這個幅度進(jìn)行，下表為實(shí)驗(yàn)記錄，試根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖乙坐標(biāo)紙上描點(diǎn)后作出電動機(jī)兩端電壓U隨電流I的變化圖線．

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
電壓U/v	0	0.50	1.00	1.50	2.00	2.50	3.00	3.50	4.00	4.50
電流I/A	0	0.18	0.40	0.61	0.80	0.64	0.75	0.84	0.90	0.93
電動機(jī)狀態(tài)	不轉(zhuǎn)動					轉(zhuǎn)動

（ 3 ）由圖可知該電動機(jī)內(nèi)部線圈的電阻約為2.50Ω．
（4）比較第5、6組數(shù)據(jù)，試說明為什么電動機(jī)兩端電壓U變大了而通過它的電流反而減小了？第5、6組數(shù)據(jù)功率相同，但第5組數(shù)據(jù)電動機(jī)不轉(zhuǎn)動，為純電阻，1.6W是熱功率，而第6組數(shù)據(jù)電動機(jī)已經(jīng)轉(zhuǎn)動，1.6W部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械功率，只有部分熱功率，所以電流較小．
（5）為了更精確的描繪電動機(jī)兩種狀態(tài)下工作的U-I圖線，在調(diào)節(jié)滑動變阻器時(shí)，有什么好的建議？在采集好5組數(shù)據(jù)后，應(yīng)減小調(diào)節(jié)滑動變阻器的幅度，在此區(qū)域內(nèi)多采集幾組數(shù)據(jù)．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求包括（0，0）這組數(shù)據(jù)，所以滑動變阻器應(yīng)該使用分壓式，由于電壓表可看成理想電表，所以電流表用外接法；
（2）根據(jù)描點(diǎn)法，作出圖象；
（3）電動機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)，為純電阻，根據(jù)U-I圖象的斜率表示電阻求解；
（4）第5、6組數(shù)據(jù)功率相同，但一個是電動機(jī)不轉(zhuǎn)，另一個電動機(jī)轉(zhuǎn)動，一個是純電阻，一個是非純電阻，據(jù)此分析即可；
（5）在采集好5組數(shù)據(jù)后，應(yīng)減小調(diào)節(jié)滑動變阻器的幅度，在此區(qū)域內(nèi)多采集幾組數(shù)據(jù)．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)要求包括（0，0）這組數(shù)據(jù)，所以滑動變阻器應(yīng)該使用分壓式，由于電壓表可看成理想電表，所以電流表用外接法，連接實(shí)物圖，如圖所示：
（2）根據(jù)描點(diǎn)法，作出圖象，如圖所示：
（3）電動機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)，為純電阻，根據(jù)U-I圖象的斜率表示電阻可知：
r=$\frac{2.0}{0.8}=2.50Ω$，
（4）第5、6組數(shù)據(jù)功率相同，但第5組數(shù)據(jù)電動機(jī)不轉(zhuǎn)動，為純電阻，1.6W是熱功率，而第6組數(shù)據(jù)電動機(jī)已經(jīng)轉(zhuǎn)動，1.6W部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械功率，只有部分熱功率，所以電流較小，
（5）在采集好5組數(shù)據(jù)后，應(yīng)減小調(diào)節(jié)滑動變阻器的幅度，在此區(qū)域內(nèi)多采集幾組數(shù)據(jù)．
故答案為：（1）如圖所示；（2）如圖所示；（3）2.50；（4）第5、6組數(shù)據(jù)功率相同，但第5組數(shù)據(jù)電動機(jī)不轉(zhuǎn)動，為純電阻，1.6W是熱功率，而第6組數(shù)據(jù)電動機(jī)已經(jīng)轉(zhuǎn)動，1.6W部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械功率，只有部分熱功率，所以電流較��；（5）在采集好5組數(shù)據(jù)后，應(yīng)減小調(diào)節(jié)滑動變阻器的幅度，在此區(qū)域內(nèi)多采集幾組數(shù)據(jù)．

點(diǎn)評 確定滑動變阻器與電流表的接法是正確選擇實(shí)驗(yàn)電路的前提與關(guān)鍵，電壓與電流從零開始變化時(shí)，滑動變阻器應(yīng)采用分壓接法，注意本題中電動機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)相當(dāng)于純電阻電路，轉(zhuǎn)動時(shí)有一部分電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能．