Question

電源的輸出功率只跟外電路的電阻R有關(guān)，如圖（l）所示是研究它們關(guān)系的實驗電路為了便于進行實驗和保護蓄電池，給蓄電池串聯(lián)了一個定值電阻R，把它們一起看作一個等效電源（圖中虛線框內(nèi)部分），于是等效電源的內(nèi)電阻就是蓄電池的內(nèi)電阻和定值電阻R之和，用r表示，等效電源的電動勢用E表示．

（1）寫出等效電源的輸出功率P跟 E、r、R的關(guān)系式：______．（安培表、伏特表看作理想電表）
（2）在實物圖（2）中畫出連線，組成實驗電路
（3）根據(jù)實際實驗所測得的數(shù)據(jù)，計算出阻值R及不同的阻值R下的電源輸出功率P的值，并描點如圖（3），請在圖（3）中畫出P--R關(guān)系圖線
（4）根據(jù)圖線求出等效電源輸出功率的最大值是______W，等效電源的內(nèi)電阻r=______Ω．電動勢E=______V．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據(jù)閉合電路歐姆定律求出電路中的電流，然后根據(jù)電功率公式P=I²R，可以求出輸出功率大��；
（2）根據(jù)電路圖連接實物電路圖；
（3）應(yīng)用描點法作圖，根據(jù)坐標(biāo)系中描出的點作出P-R圖象；
（4）由P-R圖象可以求出電源的最大輸出功率與對應(yīng)的電阻阻值；求出電源輸出功率的表達式，然后由數(shù)學(xué)知識求出電源電動勢與內(nèi)阻．
解答：解：（1）由閉合電路歐姆定律得：I=，電源的輸出功率：P=I²R=；
（2）根據(jù)電路圖連接實物電路圖，如圖甲所示；
（3）把坐標(biāo)系中各點用平滑的曲線連接起來，得到P-R圖象如圖乙所示．
（4））P-R圖線如圖，在大約6.0Ω左右輸出的功率得到最大值，約0.80W，此時外電路電阻R=5.0Ω；
電源的輸出功率P=I²R═=，當(dāng)r=R=5Ω時，電源輸出功率最大，此時=0.80，則E=4.0V．
故答案為：（1）P=；（2）電路圖如圖甲所示；（3）圖象如圖乙所示；（4）0.80；5.0；4.0．

點評：該實驗由測電源電動勢和內(nèi)阻的實驗電路改為研究電源的輸出功率與外電阻R的關(guān)系，實驗又可以測定電源電動勢和內(nèi)阻，一舉兩得．實驗考查考生計算、處理表格數(shù)據(jù)、描點作圖以及開放思路等知識和能力．