Question

18．某同學喜歡電器修理，但自己沒有多用電表，他在實驗室準備自己組裝多用電表，但是發(fā)現實驗室只有唯一一塊可用的電池，而且電池電動勢和內阻未知，于是他準備測量該電池的電動勢和內阻．在實驗室他找到的器材只有如下幾個：待測電源E一個，電阻箱R一個，電壓表V一個（內阻的影響忽略不計，符合實驗要求），開關一個，導線若干，他運用所學知識設計了如圖甲的電路圖進行測量．

①他根據測量的數據（數據單位均為國際單位制單位）作出了如圖乙所示的關系圖線，縱坐標表示電壓表的讀數U，不過他忘記了標出橫坐標名稱，根據分析，請你判斷：橫坐標表示$\frac{U}{R}$（選填U、$\frac{U}{R}$、$\frac{I}{R}$）．
②根據圖線求出電動勢E=5.0V的，內阻r=2.5Ω（結果都保留兩位有效數字）．
③圖丙是2014年獲得物理諾貝爾獎的藍色發(fā)光二極管的U-I圖象，如果他直接將該電源與二極管連接讓其發(fā)光，則二極管的實際功率為2.4W（保留兩位有效數字）．

Answer 1

分析 ①由閉合電路歐姆定律及電路圖可得出對應的表達式，歐姆通過分析可知應選用的坐標；
②根據圖象的性質及閉合電路歐姆定律可求得電源的電動勢和內電阻；
③在二極管的伏安特性曲線中作出電源的伏安特性曲線，兩圖象的交點為二極管的工作點，則由求得電壓和電流，那可求得功率．

解答 解：①由電路圖實驗可知，本實驗采用電壓表與電阻箱進行實驗，由閉合電路歐姆定律可知：
U=E-Ir
I=$\frac{U}{R}$
解得：U=E-$\frac{U}{R}$r；
要使得出的圖象為直線，應以$\frac{U}{R}$為橫坐標；
②由圖及公式可知，圖象的截距表示電動勢；圖象的斜率表示內阻；解得：
E=5.0V；r=$\frac{5.0}{2.0}$=2.5Ω；
③在對應的二極管的伏安特性中作出電源的伏安特性曲線；如圖所示；
由圖可知，二極管的工作電壓為2.2V，電流I=0.9A；故功率P=UI=2.4×1=2.4W；
故答案為：①$\frac{U}{R}$；②5.0；2.5；③2.4

點評 本題考查測量電動勢和內電阻的實驗，要注意正確分析電路結構，明確實驗原理，再由閉合電路歐姆定律及圖象規(guī)律可求得電源的電動勢和內阻．