Question

8．電源的輸出功率與外電路的電阻有關(guān)．圖1是研究它們關(guān)系的實(shí)驗(yàn)電路．為了便于進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和保護(hù)蓄電池，給蓄電池串聯(lián)了一個(gè)定值電阻R0，把它們一起看做電源E（圖中虛線框內(nèi)部分）．
（1）在圖2中，按圖1畫出連線，把所示的器件連接成實(shí)物電路．（電壓表內(nèi)阻約為3kΩ．電流表內(nèi)阻約為0.1Ω）
（2）實(shí)驗(yàn)中多次調(diào)節(jié)電阻R，讀出電壓表和電流表的示數(shù)U（單位：V）和I（單位：A）．根據(jù)測量數(shù)據(jù)，通過電腦描繪出U-I圖，擬合圖線，得到的函數(shù)解析式為U=4-5I，則電源E輸出功率的最大值是0.8W．對應(yīng)的外電路的阻值是5Ω．

Answer 1

分析 根據(jù)原理圖明確電路原理，根據(jù)實(shí)物圖作圖方法連接各元件即可；
根據(jù)函數(shù)解析式為U=4-5I，結(jié)合閉合電路歐姆定律，求解電源的電動(dòng)勢與內(nèi)阻，及當(dāng)外電阻與內(nèi)電阻相等時(shí)，電源輸出功率達(dá)到最大，從而可知最大輸出功率以及此時(shí)所對應(yīng)的電阻．

解答 解：（1）按照實(shí)驗(yàn)原理圖將實(shí)物圖連接起來，如圖2所示．

（2）根據(jù)閉合電路歐姆定律得：E=U+Ir可知，U=E-Ir，
根據(jù)函數(shù)解析式為U=4-5I，可知，E=4V，內(nèi)阻r=5Ω；
當(dāng)R=r時(shí)，電源輸出功率最大，最大值為：P_max=$\frac{{E}^{2}}{4r}$=$\frac{{4}^{2}}{4×5}$=0.8W；
則對應(yīng)的外電路的阻值是R=5Ω；
故答案為：（1）如上圖所示；（2）0.8W，5Ω．

點(diǎn)評 考查由電路圖連接實(shí)物圖，注意電表的正負(fù)極，及電表的量程，掌握閉合電路歐姆定律的應(yīng)用，理解解析式U=4-5I的有價(jià)信息，及掌握電源輸出功率最大值的條件．