绵阳市某中学的物理“小制作”小组装配了一台“5V，0.5A”的小直流电动机，线圈内阻小于1Ω．现要进一步研究这个小直流电动机在允许的输入电压范围内，输出功率与输入电压的关系，学校实验室提供的器材有：直流电源E，电压6V，内阻不计；小直流电动机M；电压表V1，量程0～0.6V，内阻约3kΩ；电压表V2，量程0～6V，内阻约15kΩ；电流表A1，量程0～0.6A，内阻约1Ω；电流表A2，量程0～3A，内阻约0.5Ω；滑动变阻器R，0～10Ω，2A；电键一只S，导线若干．①首先要比较精确测量电动机的内阻r．根据

2019-06-21

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绵阳市某中学的物理“小制作”小组装配了一台“5V，0.5A”的小直流电动机，线圈内阻小于1Ω．现要进一步研究这个小直流电动机在允许的输入电压范围内，输出功率与输入电压的关系，学校实验室提供的器材有：
直流电源E，电压6V，内阻不计；
小直流电动机M；
电压表V₁，量程0～0.6V，内阻约3kΩ；
电压表V₂，量程0～6V，内阻约15kΩ；
电流表A₁，量程0～0.6A，内阻约1Ω；
电流表A₂，量程0～3A，内阻约0.5Ω；
滑动变阻器R，0～10Ω，2A；
电键一只S，导线若干．
①首先要比较精确测量电动机的内阻r．根据合理的电路进行测量时，要控制电动机不转动，通过调节滑动变阻器，使电压表和电流表有合适的示数，电压表应该选______．若电压表的示数为0.1V，电流表的示数为0.2A，则内阻r=______Ω，这个结果比真实值偏______（选填“大”或“小”）．
②在方框中（图1）画出研究电动机的输出功率与输入电压的关系的实验电路图．（标明所选器材的符号）
③当电压表的示数为4.5V时，电流表示数如图2所示，此时电动机的输出功率是______W．

优质解答

（1）因电阻小于1Ω，电路中电流最大0.5Ω，故最大电流为0.5A，故应选取V₁，

可以使读数更准确；内阻r=

U

I

=0.5Ω；因实验中采用电流表外接法，故电流表示数偏大，使测量结果偏小；
（2）电路采用电压表测电动机两端的电压，电流表测电流，由P=UI求得功率，则可得出输出功率与输入电压的关系；答案如图：
（3）由图可读出电路中电流I=0.40A，则电动机消耗的功率P=UI=4.5V×0.3985A=1.80W；电动机内部电阻上消耗的功率P₁=I²r=0.08W；则电动机的输出功率P_出=1.80-0.08W=1.72W．
故答案为：（1）V₁，0.5，小；（2）如图所示；（3）1.72．（1）因电阻小于1Ω，电路中电流最大0.5Ω，故最大电流为0.5A，故应选取V₁，

可以使读数更准确；内阻r=

U

I

=0.5Ω；因实验中采用电流表外接法，故电流表示数偏大，使测量结果偏小；
（2）电路采用电压表测电动机两端的电压，电流表测电流，由P=UI求得功率，则可得出输出功率与输入电压的关系；答案如图：
（3）由图可读出电路中电流I=0.40A，则电动机消耗的功率P=UI=4.5V×0.3985A=1.80W；电动机内部电阻上消耗的功率P₁=I²r=0.08W；则电动机的输出功率P_出=1.80-0.08W=1.72W．
故答案为：（1）V₁，0.5，小；（2）如图所示；（3）1.72．