Question

13．（1）用DIS測電源電動勢和內電阻電路如圖（a）所示，R₀為定值電阻．調節(jié)電阻箱R，記錄電阻箱的阻值R和相應的電流值I，通過變換坐標，經計算機擬合得到如圖（b）所示圖線，則該圖線選取了$\frac{1}{I}$為縱坐標，由圖線可得該電源電動勢為4.5V．
（2）現有三個標有“2.5V，0.6A”相同規(guī)格的小燈泡，其I-U特性曲線如圖（c）所示，將它們與圖（a）中電源按圖（d）所示電路相連，A燈恰好正常發(fā)光，則電源內阻r=2.5Ω，圖（a）中定值電阻R₀=2Ω
（3）若將圖（a）中定值電阻R₀換成圖（d）中小燈泡A，調節(jié)電阻箱R的阻值，使電阻箱R消耗的電功率是小燈泡A的兩倍，則此時電阻箱阻值應調到4.80Ω

Answer 1

分析 （1）由閉合電路歐姆定律可得出I與R的關系，結合圖象可知縱坐標的意義；
（2）由A燈可知流過電源的電流，由串并聯(lián)電路的規(guī)律可得出路端電壓；再由閉合電路歐姆定律可求得內阻；再由（1）中數據可求出定值電阻的阻值；
（3）由功率公式可明確電阻箱的阻值；并由內外電阻功率關系可知能否使電功率相同．

解答 解：（1）由閉合電路歐姆定律可知：I=$\frac{E}{R+{R}_{0}+r}$；要形成與電阻成一次函數關系，則縱坐標只能取$\frac{1}{I}$；
則有：$\frac{1}{I}$=$\frac{R}{E}$+$\frac{{R}_{0}+r}{E}$；
則圖象的斜率為：k=$\frac{1}{E}$=$\frac{1}{4.5}$；
則有：E=4.5V；
$\frac{{R}_{0}+r}{E}$=1，
則有：R₀+r=4.5
（2）A燈正常發(fā)光的電流為：I=0.6A；
則BC兩燈的電流為0.3A，由圖象可知，BC兩燈的電壓為0.5V；
路端電壓為：U=2.5V+0.5V=3V；
則內壓為：U_內=4.5-3=1.5V；
則內阻為：r=$\frac{1.5}{0.6}$=2.5Ω；
則定值電阻為：R₀=4.5-2.5=2Ω；
（3）燈泡與滑動變阻器串聯(lián)，故燈泡與電阻中流過的電流相等，而滑動變阻器阻值約為燈泡電阻的兩倍；則滑動變阻器兩端的電壓為燈泡兩端電壓的兩倍，
設燈泡兩端電壓為U，則滑動變阻器兩端電壓為2U，則由閉合電路歐姆定律可知：3U+2.5I=4.5
變形得I=1.8-1.2U；在上圖中作出對應的I-U圖象，則與原圖象的交點為符合條件點；由圖可知，I=0.48A，U=1.15V；
則滑動變阻器阻值為：R=$\frac{2U}{I}$=$\frac{2×1.15}{0.48}$=4.80Ω（4.6-4.9均可）；
故答案為：（1）$\frac{1}{I}$，4.5；（2）2.5；2；（3）4.80；

點評 本題考查電源的電動勢和內電阻的測量方法及數據處理；解題的難點在于第三問中的數據處理；要注意圖象法的應用，此題對學生數學知識的應用能力要求較高，應注意訓練．