Question

16．某實驗小組想探究一款剛上市的手機電池的輸出功率，實驗步驟如下．
一：準備器材：剛開封的新電池、電壓表（量程3V、內(nèi)阻較大，可視為理想表）、電流表（量程0.6A、內(nèi)阻很�。�、滑動變阻器、開關(guān)、導線．
二：將電池放在充電器上充電，直到顯示充電完畢．
三：甲同學取下電池，將其與其它器材搭配，設計出了圖1所示的電路．
問題1：細心的乙同學發(fā)現(xiàn)圖1電路中有兩根導線的連接不妥，她發(fā)現(xiàn)的是e、f導線．（填導線對應的字母）
四：導線調(diào)整后，改變滑片位置，得到了如表中的實驗數(shù)據(jù)．

I/A	0.06	0.14	0.24	0.36	0.44	0.54
U/V	1.95	1.87	1.80	1.76	1.64	1.56

五：丙同學在方格紙上建立了直角坐標系，準備畫出“U-I”圖線．他已經(jīng)準確的描了兩個數(shù)據(jù)點，如圖2所示．
問題2：請你幫他描出剩余的數(shù)據(jù)點，并作出“U-I”圖線．
六：分析研究
問題3：根據(jù)“U-I”圖線，可求出通過電池的電流為0.36A時，電池輸出功率為0.61W．（保留兩位有效數(shù)字）
問題4：丁同學認為，既然是研究電池的輸出功率，就應該畫出輸出功率P隨電流I的變化圖線，你認為“P-I”圖線是曲線（填“直線”或“曲線”）．
問題5：乙同學認為調(diào)整導線后的實驗電路，雖然測出了實驗數(shù)據(jù)，但在操作過程中存在安全隱患．大家思考后，從實驗室又找來了一個定值電阻（阻值約為2Ω）作為保護電阻接入電路，此電路既能測出不同負載下電池的輸出功率，又能消除安全隱患，請在圖3方框內(nèi)畫出他們修改后的電路圖．

Answer 1

分析 （1）電壓表應并聯(lián)在滑動變阻器兩端，電壓表正負接線柱不能接反，分析電路圖，找出電路連接錯誤之處．
（2）根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)，在坐標系中描出各組數(shù)據(jù)對應的點，然后作出U-I圖象．
（3）由表中實驗數(shù)據(jù)找出電流0.36A所對應的電壓，然后由P=UI求出功率．
（4）寫出電池輸出功率的表達式，然后分析答題．
（5）把保護電阻與滑動變阻器串聯(lián)接入電路，作出電路圖即可．

解答 解：（1）電壓表應并聯(lián)在滑動變阻器兩端，測滑動變阻器電壓，由電路圖可知，導線e、f連接錯誤．
（2）應用描點法作圖，根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)在坐標系中描出相應的點，然后用直線把點連起來，作出U-I圖象，如圖所示．
（3）由圖象可知，電源電動勢E=2V，電源內(nèi)阻為：r=$\frac{△E}{△I}$=$\frac{2-1.54}{0.56}$Ω≈0.82Ω，
電流為0.36A時，電源的輸出功率為：P=EI-I²r=2V×0.36A-（0.36A）²×0.82Ω≈0.61W；
（4）電源輸出功率P=UI=EI-I²r，由此可知，P與I不成正比，P-I圖象不是直線而是曲線．
（5）為保護電路，電路中應介入保護電阻，實驗電路圖如圖2所示．
故答案為：（1）e、f；（2）圖象如圖1所示；（3）0.61；（4）曲線；（5）電路圖如圖2所示．

點評 本題考查測量電動勢和內(nèi)電阻實驗；要求能明確實驗原理，掌握實驗中應采用的數(shù)據(jù)處理的基本方法，注意接入保護電阻可以提高安全性．