Question

6．利用電流表和電壓表測(cè)定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的電路如圖1．圖2是實(shí)驗(yàn)室已有電流表和電壓表表盤(pán)，要求盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差．現(xiàn)有兩種規(guī)格的滑動(dòng)變阻器  A．滑動(dòng)變阻器（0～50Ω）． B．滑動(dòng)變阻器（0～200Ω），開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線隨意選．

（1）實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用A．（選填相應(yīng)器材前的字母）
（2）某位同學(xué)記錄的6組數(shù)據(jù)如表所示，其中5組數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)點(diǎn)已經(jīng)標(biāo)在圖3的坐標(biāo)紙上，請(qǐng)標(biāo)出余下一組數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)點(diǎn)，并畫(huà)出U-I圖線．

序號(hào)	電壓 U（V）	電流 I （A）
1	1.45	0.06
2	1.40	0.12
3	1.30	0.24
4	1.25	0.26
5	1.20	0.36
6	1.10	0.48

（3）根據(jù)（2）中所畫(huà)圖線可得出干電池的電動(dòng)勢(shì)E=1.5V，內(nèi)電阻r=0.83Ω．
（4）實(shí)驗(yàn)中，隨著滑動(dòng)變阻器滑片的移動(dòng)，電壓表的示數(shù)U及干電池的輸出功率P都會(huì)發(fā)生變化．定性畫(huà)出PU關(guān)系的關(guān)系曲線（圖4）．（用E、r為已知量，標(biāo)出圖線與坐標(biāo)軸交點(diǎn)坐標(biāo)和極值點(diǎn)坐標(biāo)）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電源電動(dòng)勢(shì)選擇電壓表，為方便實(shí)驗(yàn)操作應(yīng)選最大阻值較小的滑動(dòng)變阻器；
（2）應(yīng)用描點(diǎn)法作出圖象；
（3）根據(jù)電源的U-I圖象求出電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻；
（4）求出電源輸出功率表達(dá)式，根據(jù)圖象及函數(shù)關(guān)系確定對(duì)應(yīng)的圖象；

解答 解：（1）一節(jié)干電池電動(dòng)勢(shì)約為1.5V，則電壓表應(yīng)選B，為方便實(shí)驗(yàn)操作，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選C；
（2）根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系內(nèi)描出對(duì)應(yīng)點(diǎn)，然后作出電源的U-I圖象如圖所示；

（3）由圖示電源U-I圖象可知，圖象與縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)值是1.5，則電源電動(dòng)勢(shì)E=1.5V，
電源內(nèi)阻：r=$\frac{△U}{△I}$=$\frac{1.5-1.0}{0.6}$≈0.83Ω；
（4）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；電源輸出功率P═-$\frac{1}{r}$U²+$\frac{E}{r}$U，故P-U 圖象為開(kāi)口向下的二次函數(shù)故圖象如圖所示；
故答案為：（1）A       
（2）如圖        
（3）1.5   0.83  
（4）如圖      

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)電路選擇、實(shí)驗(yàn)器材選擇、作圖象、求電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻等問(wèn)題，要知道實(shí)驗(yàn)原理，要掌握應(yīng)用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法；電源的U-I圖象與縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)值是電源電動(dòng)勢(shì)圖象斜率的絕對(duì)值是電源內(nèi)阻