Question

20．用下列器材組成一個電路，既能測量出電池組的電動勢E和內阻r，又能描繪出小燈泡的伏安特性曲線．
A．電壓表V₁（量程6V，內阻很大）
B．電壓表V₂（量程3V，內阻很大）
C．電流表A（量程3A，內阻很�。�
D．滑動變阻器 （最大阻值10Ω，額定電流4A）
E．小燈泡（額定電流2A，額定功率5W）
F．電池組（電動勢E，內阻r）
G．開關一只，導線若干

實驗時，調節(jié)變阻器，多次測量，發(fā)現若電壓表V₁的示數變大，則電壓表V₂的示數變�。�
（1）請將實驗電路圖在圖甲的虛線方框中補充完整．
（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，組成兩個坐標點（U₁，I₁）、（U₂，I₁），標到I-U坐標中，經過多次測量，最后描繪出兩條圖線，如圖乙所示．則電池組的電動勢E=4.5V，內阻r=1.0Ω（結果保留兩位有效數字）．
（3）I-U坐標中畫出的兩條圖線相交在P點（2.0A，2.5V），當滑動變阻器接入電路的阻值為0Ω時，電路中才會出現P點所示的狀態(tài)．

Answer 1

分析 （1）測電源電動勢與內阻實驗時，電壓表測路端電壓，隨滑動變阻器接入電路阻值的增大，電壓表示數增大；燈泡兩端電壓隨滑動變阻器阻值增大而減��；根據電壓表示數變化確定各電路元件的連接方式，然后作出實驗電路圖．
（2）電源的U-I圖象與縱軸的交點示數是電源的電動勢，圖象斜率的絕對值倒數等于電源內阻．
（3）由圖象求出兩圖線的交點對應的電壓與電流，然后根據閉合電路中內外電壓的關系及歐姆定律求出滑動變阻器接入電路的阻值；

解答 解：（1）伏安法測電源電動勢與內阻實驗中，電壓表測路端電壓，電壓表示數隨滑動變阻器接入電路阻值的增大而增大；描繪小燈泡伏安特性曲線實驗中，電流表測流過燈泡的電流，燈泡兩端電壓隨滑動變阻器接入電路電阻的增大而減�。徽{節(jié)滑動變阻器時，電壓表V₁的示數增大，則電壓表V₂的示數減小，則V₁測路端電壓，V₂測燈泡兩端電壓，電路圖如圖所示．
（2）電源的I-U圖象是一條傾斜的直線，I-U圖象與橫軸的交點表示電動勢，
由圖象可知，電源電動勢E=4.5V，
圖象斜率的絕對值倒數等于電源內阻．
電源內阻r=$\frac{△U}{△I}=\frac{4.5-2.5}{2.0}$=1.0Ω．
（3）由圖乙所示圖象可知，兩圖象的交點坐標，即燈泡電壓U_L=2.5V，此時電路電流I=2.0A，
電源電動勢E=Ir+U_L+IR_滑，
即4.5V=2.0A×1Ω+2.5V+2.0A×R_滑，
則R_滑=0Ω；
故答案為：（1）如圖所示．（2）4.5，1.0；（3）0

點評 電源的U-I圖象與縱軸的交點是電動勢，圖象斜率的絕對值等于電源內阻，求電源內阻時要注意看清楚縱軸坐標起點數據是多少，否則容易出錯．