Question

20．在學(xué)習(xí)了用伏安法測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻之后，某研究性學(xué)習(xí)小組決定利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)電路來(lái)測(cè)量由兩節(jié)干電池所組成的電池組的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻．圖中G為滿(mǎn)偏電流I_g=100mA、內(nèi)阻R_g=10Ω的電流表，R₀是標(biāo)稱(chēng)值為4.0Ω的定值電阻，R是量程為10Ω的滑動(dòng)變阻器．（結(jié)果均在小數(shù)點(diǎn)后面保留一位有效數(shù)字）

（1）由于電流表G的量程太小，故該研究性學(xué)習(xí)小組欲通過(guò)將電阻R₁與電流表并聯(lián)的形式來(lái)擴(kuò)大其量程，將其當(dāng)作0～0.6A的電流表使用，則需要并聯(lián)的阻值R₁=2Ω．
（2）該研究性學(xué)習(xí)小組利用測(cè)得的電壓表讀數(shù)U和電流表G的讀數(shù)I，作出的I-U圖象如圖乙所示，則該電池組的電動(dòng)勢(shì)E=2.8V，內(nèi)阻r=5.12Ω．
（3）實(shí)驗(yàn)中，隨著滑動(dòng)變阻器滑片的滑動(dòng)，電源的輸出功率P會(huì)隨著電流表G的示數(shù)I的變化而發(fā)生變化，則下圖中能正確表示該變化關(guān)系的是C．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電表的改裝原理可求出應(yīng)并聯(lián)的電阻；
（2）根據(jù)閉合電路歐姆定律可得出對(duì)應(yīng)的表達(dá)式，結(jié)合圖象進(jìn)行分析，由圖象的性質(zhì)可求出電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻；
（3）根據(jù)電源的輸出功率的性質(zhì)可明確對(duì)應(yīng)的圖象．

解答 解：（1）根據(jù)改裝原理可知，R₁=$\frac{{I}_{g}{R}_{g}}{I-{I}_{g}}$=$\frac{100×1{0}^{-3}×10}{0.6-100×1{0}^{-3}}$=2Ω；
（2）根據(jù)閉合電路歐姆定律可知U=E-I（R₀+r），其中I=$\frac{{I}_{g}{R}_{g}}{{R}_{1}}+{I}_{g}$
則可知，短路電流I₁=0.54A，當(dāng)電壓為U₂=2.00V時(shí)，電流I₂=0.15A；
則由閉合電路歐姆定律可知：
E=I₁r；
E=U₂+I₂r
聯(lián)立解得：r=5.12Ω E=2.8V；
（3）電壓表測(cè)量路端電壓，其示數(shù)隨滑動(dòng)變阻器的阻值增大而增大；而當(dāng)內(nèi)阻和外阻相等時(shí)，輸出功率最大；此時(shí)輸出電壓為電動(dòng)勢(shì)的一半．外電路斷開(kāi)時(shí)，路端電壓等于電源的電動(dòng)勢(shì)，此時(shí)輸出功率為零；故符合條件的圖象應(yīng)為C．
故答案為：（1）2Ω； （2）2.8； 5.12；（3）C．

點(diǎn)評(píng) 本題考查測(cè)量電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)，要注意明確實(shí)驗(yàn)原理，知道應(yīng)用圖象處理數(shù)據(jù)的方法，能正確根據(jù)電表的改裝原理進(jìn)行改裝．