Question

10．小明、小剛、小敏所在的學習興趣小組在研究玩具電動機的工作狀態(tài)時，想描繪出電動機工作時兩端電壓U和通過電動機線圈的電流I的U-I圖線．
實驗室備有下列器材：
待測電動機M（額定電流0.9A，額定電壓4.0V）
電流表A₁（量程5A，內阻約為0.1Ω）
電流表A₂（量程0.6A，內阻=2.0Ω）
電壓表V₁（量程4.5V，內阻約為8kΩ）
電壓表V₂（量程3V，內阻約為10kΩ）
電阻箱R₀（0～99.9Ω）
滑動變阻器R₁（最大阻值為100Ω）
滑動變阻器R₂（最大阻值為10Ω）
電源E（電動勢為6V，內阻很�。�
開關S，導線若干
為了達到實驗目的且操作方便、并盡可能提高測量精度，他們設計了圖甲所示的測量電路圖，并讓小明先把量程為0.6A的電流表改裝成了量程為1.0A的電流表．
（1）圖甲中電流表應選A₂，電壓表應選V₁，滑動變阻器應選R₂，虛線框中的元件是R₀．（均填器材代號字母）
（2）實驗中，小組同學團結合作、按正確操作完成了實驗．小敏根據(jù)探測記錄，作出了圖乙所示的M在不轉動和轉動兩種情形下兩端電壓U隨電流I變化的圖線．由圖可知，M內部線圈的電阻約為2.5Ω．（結果保留兩位有效數(shù)字）
（3）小剛根據(jù)小敏作出的U-I圖線對M兩端電壓數(shù)據(jù)進行比較．他發(fā)現(xiàn)：M兩端電壓為2.5V時通過M的電流，居然小于M兩端電壓為2.0V時通過M的電流I，出現(xiàn)這一結果的主要原因是：個狀態(tài)下M的輸入功率幾乎相等，M不轉動時，輸入電能全部轉化為熱能，但是M轉動起來后，輸入電能只有一小部分轉化為內能，由P_熱=I²R可知，P_熱變小，I變�。�．

Answer 1

分析 根據(jù)電路最大電流選擇電流表，根據(jù)電源電動勢、待測電阻阻值與所選電流表選擇滑動變阻器．電動機M在不轉動為純電阻電路，根據(jù)歐姆定律求解內阻，M轉動后電能一部分轉化為機械能，另一部分轉化為內能

解答 解：（1）電壓表測量電動機電壓，而電動機額定電壓為4V，所以電壓表選擇V₁（量程4.5V，內阻約8kΩ），
電動機的額定電流為0.9A，所以電流表不能選用量程5A的，則選用A₂（量程0.6A，內阻2.0Ω），則在電流表上需要并聯(lián)一個電阻，以增大其量程，所以虛線框中的元件是電阻箱R₀（0～99.9Ω），滑動變阻器使用最大阻值較小的，有利于數(shù)據(jù)的測量和誤差的減小，故選滑動變阻器R₂（最大阻值為10Ω
（2）電動機M在不轉動為純電阻電路，根據(jù)歐姆定律得：
M內部線圈的電阻r=$\frac{U}{I}=\frac{2.0}{0.8}=2.5$Ω；
③根據(jù)圖象數(shù)據(jù)可知，兩個狀態(tài)下M的輸入功率幾乎相等，M不轉動時，輸入電能全部轉化為熱能，但是M轉動起來后，輸入電能只有一小部分轉化為內能，由P_熱=I²R可知，P_熱變小，I變�。�
故答案為：（1）A₂；V₁；R₂；R₀；（2）2.5；（3）兩個狀態(tài)下M的輸入功率幾乎相等，M不轉動時，輸入電能全部轉化為熱能，但是M轉動起來后，輸入電能只有一小部分轉化為內能，由P_熱=I²R可知，P_熱變小，I變小

點評 本題考查了實驗器材的選擇、設計實驗電路，要通過估算選擇電學儀器，一般要求通過電表的電流不小于量程的$\frac{1}{3}$，知道電動機M在不轉動為純電阻電路，電動機正常工作后，電能一部分轉化為機械能，另一部分轉化為內能，難度適中．