Question

【題目】為了既能測出電池的電動勢E和內(nèi)阻r，同時又能測出待測元件的厚度d，興趣小組用下列器材組裝成一個電路：

A.電壓表V1(量程1.5V、內(nèi)阻很大)

B.電壓表V2(量程1.5V、內(nèi)阻很大)

C.電流表A(量程0.6A、內(nèi)阻很小)

D.滑動變阻器R0(最大阻值20Ω、額定電流1A)

E.待測元件R(用電阻符號表示，電阻率ρ=3.5×10－5Ω·m)

F.電池組(電動勢E、內(nèi)阻r)

G.開關(guān)一只，導(dǎo)線若干

實(shí)驗(yàn)時，把待測元件(形狀和接入電路的電流方向如圖乙所示)接入電路，調(diào)節(jié)滑動變阻器的阻值，多次測量后發(fā)現(xiàn)：若電壓表V1的示數(shù)增大，則電壓表V2的示數(shù)減小(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

(1)請將設(shè)計的實(shí)驗(yàn)電路圖在圖甲的虛線方框中補(bǔ)充完整________________；

(2)每一次操作后，同時記錄電流表A、電壓表V1和電壓表V2的示數(shù)，組成兩個坐標(biāo)點(diǎn)，標(biāo)到U-I坐標(biāo)中，經(jīng)過多次測量，最后描繪出兩條圖線，部分圖像如圖丙所示，則電池組的電動勢E=___________V，內(nèi)阻r=___________Ω。

(3)該待測元件的厚度d=___________m；若把元件替換為長和寬均為L/2，厚度仍為d的新元件，接入電路的電流方向不變，則新元件在電路中的消耗最大電功率為___________W。

Answer 1

【答案】 1.5 1.0 1.8×10-4 0.50

【解析】

測電源電動勢與內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)時，電壓表測路端電壓，隨滑動變阻器接入電路阻值的增大，電壓表示數(shù)增大；電阻兩端電壓隨滑動變阻器阻值增大而減��；根據(jù)電壓表示數(shù)變化確定各電路元件的連接方式，然后作出實(shí)驗(yàn)電路圖；電源的U-I圖象與縱軸的交點(diǎn)示數(shù)是電源的電動勢，圖象斜率的絕對值等于電源內(nèi)阻。

（1）由于電流表既要測量R的電流，又要測量干路中的電流，故滑動變阻器只能采用限流接法，如圖所示：

（2）由可得，由題意可知，圖丙中傾斜向下的直線為圖像，圖像的縱截距表示電源電動勢，故E=1.5V，；

（3）由題意可知，圖丙中傾斜向上的直線為圖像，由圖線可知，待測元件的電阻，根據(jù)，以及圖乙可知，解得，由于新元件電阻R與原元件R相同，當(dāng)時，新元件的功率最大，此時的最大電流，故最大功率