Question

4．用下列器材組裝成一個(gè)電路，既能測(cè)量出電池組的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r，又能同時(shí)描繪燈泡的伏安特性曲線．
A．電壓表V₁（量程6V、內(nèi)阻很大）     
B．電壓表V₂（量程3V、內(nèi)阻很大）
C．電阻箱（阻值0-99.9Ω）          
D．小燈泡（2A、5W）
E．電池組（電動(dòng)勢(shì)E、內(nèi)阻r）         
F．開關(guān)一只，導(dǎo)線若干
①某同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖如圖1．實(shí)驗(yàn)時(shí)，電阻箱阻值R變大，則電壓表V₁的示數(shù)U₁變大，則電壓表V₂的示數(shù)U₂變小．（選填“變大”、“變小”或“不變”）

②每一次操作后，立刻記錄電阻箱阻值R、電壓表V₁示數(shù)U₁和電壓表V₂示數(shù)U₂．借助測(cè)量數(shù)據(jù)，描繪出電源和燈泡的 U-I圖線，如圖2所示．以下判斷正確的是AC
A．每個(gè)點(diǎn)的橫坐標(biāo)計(jì)算公式是；I=（ U₁-U₂）：R，其中R、U₁、U₂都是同一次測(cè)量值
B．描繪傾斜直線所借助的點(diǎn)的縱坐標(biāo)是每次測(cè)量的電壓表V₂示數(shù)U₂
C．描繪曲線借助的點(diǎn)的縱坐標(biāo)是每次測(cè)量的電壓表V₂示數(shù)U₂
D．兩條圖線在P點(diǎn)相交，此時(shí)電阻箱阻值與燈泡阻值相等
③電池組的內(nèi)阻r=1.0Ω、交點(diǎn)P處的電池組效率=44%（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 ①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；燈泡兩端電壓隨滑動(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．
②根據(jù)對(duì)應(yīng)的圖象以及閉合電路歐姆定律進(jìn)行分析，明確兩圖象的意義；
③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．由圖象求出兩圖線的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓與電流，然后根據(jù)閉合電路中內(nèi)外電壓的關(guān)系及歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值；由圖象求出電路電流，然后由P=UI及效率公式求出電池組的效率．

解答 解：（1）由電路圖可知，接入電阻變大，則電流減��；路端電壓增大；故電壓表V₁的示數(shù)增大；燈泡兩端的電壓減小，故V₂示數(shù)減��；
（2）A、為了求出對(duì)應(yīng)的電阻值，在使用歐姆定律時(shí)兩電壓表示數(shù)應(yīng)是同一次實(shí)驗(yàn)中所測(cè)量的；故A正確；
B、電源的U-I圖象是一條傾斜的直線，要測(cè)量對(duì)應(yīng)的伏安特性曲線應(yīng)根據(jù)V1的示數(shù)來描繪；故B錯(cuò)誤；C正確；
D、兩條圖線在P點(diǎn)相交，此時(shí)電阻箱阻值的接入電阻應(yīng)為零；故D錯(cuò)誤；
故選：AC．
③電源的U-I圖象是一條傾斜的直線，由圖象可知，電源電動(dòng)勢(shì)E=4.5V，電源內(nèi)阻
r=$\frac{△U}{△I}$=$\frac{4.5-2.5}{2}$=1.0Ω；
由圖乙所示圖象可知，兩圖象的交點(diǎn)坐標(biāo)，即燈泡電壓U_L=2V，此時(shí)電路電流I=2.5A，
電源電動(dòng)勢(shì)為：E=Ir+U_L+IR_滑，即：4.5V=2.5A×1Ω+2V+2.0A×R_滑，得：R_滑=0Ω；
電池組的效率η=$\frac{{P}_{出}}{{P}_{總}}$×100%=$\frac{UI}{EI}$×100%=$\frac{2}{4.5}$×100%≈44%．
故答案為：①變大；變��；②AC；③1.0；44%；

點(diǎn)評(píng) 本題考查電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的測(cè)量；要注意明確電源的U-I圖象與縱軸的交點(diǎn)是電動(dòng)勢(shì)，圖象斜率的絕對(duì)值等于電源內(nèi)阻，同時(shí)注意兩圖象交點(diǎn)的意義．