Question

某同學(xué)準備對計算器中的鈕扣電池進行探究，此類電池的內(nèi)阻一般約為1-5kΩ，電動勢的標稱值為3V．他從實驗室中找來了如下器材：
A．電壓表：量程3V，內(nèi)阻約20KΩ
B．電壓表：量程6V，內(nèi)阻約10MΩ
C．定值電阻：R₀₁=1kΩ
D．定值電阻：R₀₂=20kΩ
E．滑動變阻器R（0-50kΩ）
F．待測鈕扣電池、開關(guān)、導(dǎo)線若干
（1）實驗電路如圖1所示，請在圖中虛線框內(nèi)填入所選電壓表的字母代號；
（2）該同學(xué)測量出路端電壓U和干路電流I，作出U-I圖線如圖2所示，由圖線可知，該電池的短路電流為

2.00

mA，電動勢為

3.00

V，內(nèi)阻為

1.50

kΩ；
（3）當(dāng)路端電壓為1.5V時，電源的輸出功率為

1.50×10^-3

W．（計算結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）

Answer 1

分析：（1）因路端電壓大于R兩端的電壓，可用電壓表B測量路端電壓，電壓表A測量R₀的電壓．
（2）根據(jù)閉合電路歐姆定律得電壓U與電流I的表達式，結(jié)合圖象的數(shù)學(xué)意義，可得到該電池的短路電流，求得電動勢和內(nèi)阻．
（3）當(dāng)路端電壓為1.5V時，由圖象讀出電流，由P=UI求得電源的輸出功率．

解答：解：（1）圖中，閉合電路中路端電壓大于R₀兩端的電壓，可用電壓表B測量路端電壓，電壓表A測量R₀的電壓．
（2）根據(jù)閉合電路歐姆定律得：U=E-Ir，當(dāng)I=0時，U=E，由圖知，U-I圖象的縱軸截距大小等于電池的電動勢，故電池的電動勢E=3.00V．
短路時，U=0，則由圖知，短路電流為I_短=2.00mA
圖象的斜率的絕對值等于電池的內(nèi)阻，則r=|

△U

△I

|=

3

2×10-3

Ω=1.50×10³Ω
（3）當(dāng)路端電壓為1.5V時，由圖象讀出電流I=1mA，由P=UI得電源的輸出功率P=1.5×1×10^-3W=1.5×10^-3W．
故答案為：
 
（1）如右圖
（2）2.00mA，3.00V．
（3）1.5×10^-3

點評：閉合電路歐姆定律是測量電源的電動勢和內(nèi)阻常用的原理，根據(jù)原理，得到U與I的表達式分析圖象截距與斜率的意義，由數(shù)學(xué)知識求解電動勢和內(nèi)阻．