Question

2．某同學(xué)利用電流表和電壓表測(cè)定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻．（要求盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差）
所提供的器材除待測(cè)電池還有：

代號(hào)	器 材 規(guī) 格
A	電流表（A1） 量程0-0.6A，內(nèi)阻約0.125Ω
B	電流表（A2） 量程0-3A，內(nèi)阻約0.025Ω
C	電壓表（V1） 量程0-3V，內(nèi)阻約3kΩ
D	電壓表（V2） 量程0-15V，內(nèi)阻約15kΩ
E	滑動(dòng)變阻器（R1）總阻值約50Ω
F	滑動(dòng)變阻器（R2）總阻值約1500Ω
G	導(dǎo)線若干，電鍵K

該同學(xué)選擇儀器，設(shè)計(jì)電路并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)得到如下數(shù)據(jù)：

序號(hào)	1	2	3	4	5	6
電壓U（V）	1.45	1.40	1.30	1.25	1.20	1.10
電流（ A ）	0.060	0.120	0.240	0.260	0.360	0.480

（1）請(qǐng)你推測(cè)該同學(xué)選擇的器材是：電流表為A，電壓表為C，滑動(dòng)變阻器為E（以上均填寫器材代號(hào)）．
（2）請(qǐng)你推測(cè)該同學(xué)應(yīng)該選擇的實(shí)驗(yàn)電路是圖1中的甲（選項(xiàng)“甲”或“乙”）．

（3）該同學(xué)已將其中記錄的5組數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)點(diǎn)標(biāo)在圖2的坐標(biāo)紙上，請(qǐng)標(biāo)出余下一組數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)點(diǎn)，并畫出 U-I 圖線．根據(jù)圖中所畫圖線可得出干電池的電動(dòng)勢(shì)E=1.50V，內(nèi)電阻r=0.83Ω（保留到小數(shù)點(diǎn)后兩位數(shù)字）
（4）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以及干電池的輸出功率P都會(huì)發(fā)生變化，圖3的各示意圖中正確反映P-U關(guān)系的是D．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電源電動(dòng)勢(shì)選擇電壓表，為方便實(shí)驗(yàn)操作應(yīng)選最大阻值較小的滑動(dòng)變阻器；
（2）分析圖示電路結(jié)構(gòu)，然后答題；
（3）應(yīng)用描點(diǎn)法作出圖象；根據(jù)電源的U-I圖象求出電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻；
（4）求出電源輸出功率表達(dá)式，結(jié)合圖象利用數(shù)學(xué)規(guī)律即可明確圖象的性質(zhì)．

解答 解：（1）一節(jié)干電池電動(dòng)勢(shì)約為1.5V，則電壓表應(yīng)選C，為方便實(shí)驗(yàn)操作，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選E，由表中數(shù)據(jù)可知，電流表選擇A；
（2）干電池內(nèi)阻較小，為減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)選題甲所示電路圖；
（3）根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系內(nèi)描出對(duì)應(yīng)點(diǎn)，然后作出電源的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(shì)E=1.5V，
電源內(nèi)阻：r=$\frac{△U}{△I}$=$\frac{1.5-1.0}{0.6}$≈0.83Ω；
（4）電壓表測(cè)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(shì)的一半．外電路斷開時(shí)，路端電壓等于電源的電動(dòng)勢(shì)，此時(shí)輸出功率為零，但由于本實(shí)驗(yàn)中無法達(dá)到外電阻無窮大，故符合條件的圖象應(yīng)為D．
故答案為：（1）A，C，E；（2）甲；（3）如圖，1.50，0.83；（4）D

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)電路選擇、實(shí)驗(yàn)器材選擇、作圖象、求電源電動(dòng)勢(shì)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(shì)圖象斜率的絕對(duì)值是電源內(nèi)阻．