Question

（10分）某實驗小組為研究玩具電動機的工作過程，準備用以下器材來設計實驗，盡可能精確地測量電動機工作時兩端電壓U和流過內部線圈的電流強度I，并描繪出U-I圖線，要求包括（0，0）這組數據。實驗器材如下：
待測電動機M（額定電流0．6A，額定電壓4．5 V），   
電流表A₁（量程3．0A，內阻約為40Ω），
電流表A₂（量程1．0A，內阻約為50Ω），
電壓表V（量程4．5 V，內阻約為5 kΩ），
滑動變阻器R（最大阻值為100Ω），
電源E（電動勢為6V，內阻不計），
開關S，導線若干。
（1）請你選擇適當的器材，在虛線框中畫出符合題意的測量電路圖，并把儀器或元件的
符號標在相應的位置。

（2）下表為某同學的探測記錄，試根據表格中數據在坐標紙上描點后作出電動機兩端電
壓U隨電流I的變化圖線。

（3）由圖可知該電動機內部線圈的電阻約為___________Ω。
（4）比較第5、6組數據，試說明為什么電動機兩端電壓U變大了而通過它的電流反而減小了?____________________________________________________________________。

Answer 1

（1）見解析 （2）見解析 （3）2.50 （4）見解析

解析試題分析：（1）因為題目要求盡可能精確測量，故變阻器應采用分壓式，待測電動機額定電流0.6A，故應選擇電流表A₂，設計電路圖如下：

（2）圖像采用常規描點畫圖的方法進行，應注意的是，在電壓為2V之前，電動機處于不轉狀態，電能全部轉化為內能，伏安圖像應是一條過原點的直線；在電壓達到2.5V之后，電動機轉動，電能轉化為機械能和內能，所畫伏安圖像應是一條平滑的曲線，如上圖乙所示。
（3）結合電壓在2.5V之前的直線圖像可知，該直線的斜率即內部線圈電阻，故求得。
（4）比較第 5、6組數據可知，當電壓為 2.00 V和 2.50 V時電動機的輸入功率相同，都是1.60 W，但是電壓為 2.00 V時電動機不轉，電能全部轉化為內能，而電壓為 2.50 V時電動機轉動，有電能轉化為機械能，轉化為內能的量變少，由 P_熱=I²R可知電流會減小。
考點：伏安法測電阻實驗