Question

13．某同學用下列器材測定一塊手機電池的電動勢和內(nèi)電阻．
電流表A（量程3A，內(nèi)阻約0.5Ω）；
電壓表V（量程15V，內(nèi)阻約15kΩ）；
滑動變阻器R（0～50Ω，額定電流3A）；
定值電阻R₀=3Ω；
開關(guān)S及導線若干．

（1）為減小實驗誤差，電路圖甲中的導線應連接到a（選填“a”或“b”）．
（2）連接好電路閉合S前，滑動變阻器的滑片P應置于d（選填“c”或“d”）端．
（3）根據(jù)正確操作，依據(jù)得到的電壓表和電流表讀數(shù)，作出對應的U-I圖象如圖乙所示．由圖線可知該電池的電動勢E=8.5 V，內(nèi)電阻r=0.75Ω（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．
（4）實驗中，隨著滑動變阻器滑片的移動，電壓表的示數(shù)U及電池的輸出功率P都會發(fā)生變化．圖丙的各示意圖中正確反映P-U關(guān)系的是C．

Answer 1

分析 （1）明確實驗原理，知道誤差較小的接法為相對電源的電流表外接法；
（2）根據(jù)實驗安全要求進行分析，從而明確滑片開始時的位置；
（3）根據(jù)閉合電路歐姆定律進行分析，由圖象即可求解電動勢和內(nèi)電阻；
（4）U為路端電壓，P為電源的輸出功率，根據(jù)電源輸出功率的特點可明確對應的圖象．

解答 解：（1）因電源內(nèi)阻較小，與電流表內(nèi)阻接近，故采用相對電源的內(nèi)接法誤差太大，故應采用相對電源的外接法，故應接a端；
（2）為了讓電流由最小值開始調(diào)節(jié)，開始時滑動變阻器應接入最大電阻，故開始時滑片應在d端；
（3）根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，U=E-Ir，故圖象中的斜率表示內(nèi)電阻，與縱軸的交點表示電動勢，故有：
E=8.5V，
r=$\frac{8.5-4.0}{1.2}$=0.75Ω；
（4）電壓表測量路端電壓，其示數(shù)隨滑動變阻器的阻值增大而增大；而當內(nèi)阻和外阻相等時，電源的輸出功率最大；此時輸出電壓為電動勢的一半．外電路斷開時，路端電壓等于電源的電動勢，此時輸出功率為零；故符合條件的圖象應為C．
故答案為 （1）a；（2）；（3）8.5，0.75；（4）C

點評 本題考查了實驗電路選擇、儀器的選擇以及應用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)的方法；要注意明確本實驗的實驗原理，會推導電源輸出功率的最大值以及P-R及P-U圖象．