解题思路:由题意可知实验的目的是测量电风扇正常运转时电能转化为机械能的效率;则可分析出实验中的实验方法及实验步骤;由测量得出的数据可知有关效率的表达式;由实验过程并分析不同接法中的误差可选择电路图.
(a)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:
UI−I2
U0
I0
UI=
I0U−IU0
I0U;
(b)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,故应选用甲图接法;
故答案为:(a)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;(b)甲.
点评:
本题考点: 伏安法测电阻.
考点点评: 对于实验的考查转向为考查设计性实验,要求我们在解题时要注意认真分析实验的目的、原理及题目中给出的实验步骤,从中找出解决题目的关键.