Question

【題目】為了既能測(cè)出電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r，同時(shí)又能測(cè)出待測(cè)元件的厚度d，興趣小組用下列器材組裝成一個(gè)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(dòng)變阻器R0(最大阻值20Ω、額定電流1A)

E.待測(cè)元件R(用電阻符號(hào)表示，電阻率ρ=3.5×10－5Ω·m)

F.電池組(電動(dòng)勢(shì)E、內(nèi)阻r)

G.開(kāi)關(guān)一只，導(dǎo)線若干

實(shí)驗(yàn)時(shí)，把待測(cè)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(dòng)變阻器的阻值，多次測(cè)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(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

(1)請(qǐng)將設(shè)計(jì)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(shí)記錄電流表A、電壓表V1和電壓表V2的示數(shù)，組成兩個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，標(biāo)到U-I坐標(biāo)中，經(jīng)過(guò)多次測(cè)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(dòng)勢(shì)E=___________V，內(nèi)阻r=___________Ω。

(3)該待測(cè)元件的厚度d=___________m；若把元件替換為長(zhǎng)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(cè)電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)時(shí)，電壓表測(cè)路端電壓，隨滑動(dòng)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(dòng)變阻器阻值增大而減小；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(dòng)勢(shì)，圖象斜率的絕對(duì)值等于電源內(nèi)阻。

（1）由于電流表既要測(cè)量R的電流，又要測(cè)量干路中的電流，故滑動(dòng)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(dòng)勢(shì)，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(cè)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(shí)，新元件的功率最大，此時(shí)的最大電流，故最大功率