Question

14．為測量交流發(fā)電機的感應(yīng)電動勢及等效內(nèi)阻，設(shè)計了如圖甲所示的實驗裝置圖，R₀為定值電阻，R₁為電阻箱．實驗時交流發(fā)電機以恒定轉(zhuǎn)率轉(zhuǎn)動，多次改變R₁的阻值，用電壓傳感器測得R₁上的電壓U₁，通過數(shù)據(jù)采集器，在計算機上顯示出如圖乙所示的$\frac{1}{{U}_{1}}$～$\frac{1}{{R}_{1}}$關(guān)系圖象．

（1）電阻R₀的作用是保護作用；
（2）圖線與縱軸的交點P縱坐標的物理意義是電動勢的倒數(shù)；
（3）圖線與橫軸的交點Q橫坐標絕對值的物理意義是等效電阻與保護電阻之和的倒數(shù)；
（4）轉(zhuǎn)速提高至原來的2倍時，圖線與縱軸的交點P將沿縱軸下 （選填“上”或“下”）移．

Answer 1

分析 根據(jù)閉合電路歐姆定律E=U+$\frac{U}{R}（{R}_{0}+r）$，進行數(shù)學變形，得到$\frac{1}{U}$與$\frac{1}{R}$的關(guān)系式，根據(jù)數(shù)學知識研究$\frac{1}{U}-\frac{1}{R}$關(guān)系圖線的斜率和截距的意義，即可求得電池的電動勢和內(nèi)阻．

解答 解：（1）R₀接入電阻是為了防止電源中電流過大，故起保護作用；
（2）根據(jù)閉合電路歐姆定律E=U+$\frac{U}{R}（{R}_{0}+r）$，進行數(shù)學變形，得：
$\frac{1}{U}$=$\frac{{R}_{0}+r}{E}$$•\frac{1}{R}$+$\frac{1}{E}$
根據(jù)數(shù)學知識得知，$\frac{1}{U}-\frac{1}{R}$關(guān)系圖線的縱截距P=$\frac{1}{E}$，故P點坐標表示電動勢的倒數(shù)；
（3）圖象與橫坐標的交點時，電壓表示數(shù)為無窮大，代入公式可得：R=-$\frac{1}{{R}_{0}+r}$；則說明此時Q為電源內(nèi)阻與R₀之和的倒數(shù)；
（4）轉(zhuǎn)速提高時，電源的電動勢增大，則交點P應(yīng)向下移動．
故答案為：（1）保護作用；（2）電動勢的倒數(shù)；（3）等效電阻與保護電阻之和的倒數(shù)；（4）下

點評 本題重點考查運用數(shù)學知識處理問題的能力，采用的是轉(zhuǎn)換法，將非線性關(guān)系轉(zhuǎn)換成線性，直觀簡單；學習中要注意掌握這種方法．