Question

1．某同學(xué)做“測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻”實(shí)驗(yàn)，電路連接如圖1，并準(zhǔn)備閉合開關(guān)進(jìn)行測量．
（1）請指出存在的兩個(gè)問題：開關(guān)不能控制電壓表；滑動(dòng)變阻器滑片沒有置于阻值最大處．
（2）根據(jù)圖2上所描出的數(shù)據(jù)點(diǎn)可得出電池的電動(dòng)勢E=1.5V（保留3位有效數(shù)字），內(nèi)電阻r=0.83Ω（保留2位有效數(shù)字）．
（3）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．請?jiān)诖痤}紙上畫出P-U關(guān)系圖線的示意．

Answer 1

分析 （1）分析圖1所示電路圖，然后根據(jù)電路圖分析答題．
（2）根據(jù)坐標(biāo)系內(nèi)描出的點(diǎn)作出圖象，然后根據(jù)電源的U-I圖象求出電源電動(dòng)勢與內(nèi)阻．
（3）求出電源輸出功率表達(dá)式，根據(jù)圖象及函數(shù)關(guān)系確定對應(yīng)的圖象．

解答 解：（1）由圖1所示電路圖可知，電壓表直接接在電源兩端，開關(guān)不能控制電壓表，滑動(dòng)變阻器滑片沒有置于阻值最大處，這都是錯(cuò)誤的．
（2）根據(jù)坐標(biāo)系內(nèi)描出的點(diǎn)作出電源U-I圖象如圖所示：

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E=1.5V，
電源內(nèi)阻：r=$\frac{△U}{△I}$=$\frac{1.5-1.0}{0.6}$≈0.83Ω；
（3）電壓表測量路端電壓，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)勢的一半．外電路斷開時(shí)，路端電壓等于電源的電動(dòng)勢，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 圖象為開口向下的二次函數(shù)故圖象如圖所示：

故答案為：（1）開關(guān)不能控制電壓表；滑動(dòng)變阻器滑片沒有置于阻值最大處；（2）1.5；0.83；（3）圖象如圖所示．

點(diǎn)評 本題考查了作圖象、求電源電動(dòng)勢與內(nèi)阻等問題，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)勢圖象斜率的絕對值是電源內(nèi)阻．