某物理研究性学习小组想测量电风扇正常运行时的机械功率，于是找到了一台这样的电风扇并从铭牌上读出了额定电压U，但其他字迹不清楚．该小组成员取出电池，并从电风扇连接的电池的

Question

某物理研究性学习小组想测量电风扇正常运行时的机械功率，于是找到了一台这样的电风扇并从铭牌上读出了额定电压U，但其他字迹不清楚．该小组成员取出电池，并从电风扇连接的电池的正、负两极各接出一条引线，提供的器材有电流表、电压表、滑动变阻器（阻值较小），备用电池若干节，开关、若干导线、固定电池的电池盒．

（1）测量时，选择的电路图比较合理的是___图（填写“甲”或“乙”）
（2）该小组进行了如下实验步骤，请补写步骤③的实验操作过程．
①按事先设计的电路连接各元件，并将滑动变阻器的滑动片移动到最左端．
②合上开关，将滑动片从最左端开始缓慢向右移动，使电压表和电流表都有明显的示数，但电风扇并未转动，读出电压表和电流表的示数分别为U₀、I₀．
③___．
④用测得的物理量表示电动机M正常运转时输出的机械功率P=___．

Answer 1

（1）由题意可知，实验中应使电动机两端的电压应达到额定电压，而实验中的风扇是采用两节干电池供电，故采用两节干电池供电时，电压稍大于额定电压，故采用限流接法无法保证达到额定电压，故应采用分压接法，故应选用乙图接法；
（2）电动机输出的功等于电动机消耗的电能与电阻上产生热量的差值；由题意可知，要测量能量转化的效率应先测出电机不转时电动机的电阻，则可求得电动机中产生的内能；再调节滑动变阻器使电风扇正常工作，即电动机两端的电压应为U，故应使电压表读数为U，读出电流表的示数，则可求得电动机消耗的电能及电动机内阻上消耗的内能，即可求出效率；
故③应为：调节滑动变阻器，使电压表读数为U，读出电流表读致为I；
④由欧姆定律可得，电动机内阻r=(U0)/(I0)； 电动机正常工作时，消耗的电功率为U₀I₀；电动机内阻上产生的热功率为I²r=I²(U0)/(I0)；故产生的风能为UI-I²(U0)/(I0)；
故工作效率表达式应为：η=(UI-I2(U0)/(I0))/(UI)=(I0U-IU0)/(I0U)；
故答案为：（1）乙；（2）③、调节滑动变阻器，使电压表读数为U，读出电流表数值为I；④(I0U-IU0)/(I0U)；