Question

14．為了測定電源電動(dòng)勢E、內(nèi)電阻r的大小并同時(shí)描繪出小燈泡的伏安特性曲線，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路．閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，同時(shí)記錄電阻箱的阻值R，電壓表V₁的示數(shù)U₁，電壓表V₂的示數(shù)U₂．根據(jù)記錄數(shù)據(jù)計(jì)算出流過電阻箱的電流I，分別描繪了a、b兩條U-I圖線，如圖乙所示．請(qǐng)回答下列問題：

（1）請(qǐng)?jiān)谟疫叿娇蛑懈鶕?jù)甲圖畫出本實(shí)驗(yàn)的電路圖
（2）寫出流過電阻箱的電流I的表達(dá)式I=$\frac{U_{2}-U_{1}}{R}$；（用U₁、U₂、R表示）
（3）小燈泡的伏安特性曲線是b（選填“a”或“b”）；當(dāng)電阻箱阻值調(diào)節(jié)為0Ω時(shí)，兩條圖線存在交點(diǎn)；
（4）根據(jù)圖乙可以求得電源的電動(dòng)勢E=3.0V，內(nèi)電阻r=2.0Ω，該電路中小燈泡消耗的最大功率為1.0W．（本小題結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）分析實(shí)物圖，明確電路結(jié)構(gòu)即可得出對(duì)應(yīng)的原理圖；
（2）根據(jù)串聯(lián)電路的規(guī)律結(jié)合歐姆定律即可求得電流大�。�
（3）根據(jù)燈泡的電阻的性質(zhì)可明確對(duì)應(yīng)的圖象，明確兩圖象交點(diǎn)的意義；
（4）根據(jù)閉合電路歐姆定律以及圖象規(guī)律可得出電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻，再根據(jù)兩圖象的交點(diǎn)可明確最大功率．

解答 解：（1）根據(jù)實(shí)物圖可知電路結(jié)構(gòu)，則可得出對(duì)應(yīng)的原理圖如圖所示；
（2）由電路圖可知，電阻箱兩端的電壓為U=U₂-U₁；
則由歐姆定律可知，電流I=$\frac{U}{I}$=$\frac{U_{2}-U_{1}}{R}$；
（3）小燈泡的電阻隨溫度的升高而增大，故其伏安特性曲線為曲線，應(yīng)為b圖；
當(dāng)電阻箱調(diào)為零時(shí)，燈泡電壓即為電源的路端電壓，并且電流相等，故此時(shí)兩圖象相交；
（4）由U=E-Ir可知，電源的電動(dòng)勢E=3.0V，內(nèi)阻r=$\frac{△U}{△I}$=$\frac{3.0-2.0}{0.5}$=2.0Ω；
兩圖象相交時(shí)，燈泡的實(shí)際電壓最大，則由圖可知，電壓為2.0V，電流為0.5A，則功率P=UI=2.0×0.5=1.0W．
故答案為：（1）如圖所示；（2）$\frac{U_{2}-U_{1}}{R}$；（3）b；0；（4）3.0；2.0；1.0

點(diǎn)評(píng) 本題考查測量電動(dòng)勢和內(nèi)電阻以及燈泡伏安特性的性持，要注意明確燈泡內(nèi)阻隨溫度的變化而變化，故不能直接利用歐姆定律求解，而是要借助圖象進(jìn)行分析，明確兩圖交點(diǎn)的意義．