Question

11．某實驗小組利用銅片、鋅片和家鄉(xiāng)盛產(chǎn)的柑橘制作了果汁電池，他們測量這種電池的電動勢E和內(nèi)阻r，并探究電極間距對E和r的影響，實驗器材如圖所示測量E和r的實驗方案為：調(diào)節(jié)滑動變阻器，改變電源兩端的電壓U和流過電源的電流I，依據(jù)公式U=E-Ir，利用測量數(shù)據(jù)作出U-I圖象，得出E和r．
（1）將電壓表視為理想表，要求避免電流表分壓作用對測量結(jié)果的影響，請在圖中用筆畫線代替導(dǎo)線連接電路．
（2）實驗中依次減小銅片與鋅片的間距，分別得到相應(yīng)果汁電池的U-I圖象如圖中（a）（b）（c）（d）所示，由此可知：在該實驗中，隨電極間距的減小，電源電動勢不變（填“增大”、“減小”或“不變”），電源內(nèi)阻增大（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（3）對圖線（c），當(dāng)外電路總電阻為2500Ω時，該電源的輸出功率P=0.268mW．

Answer 1

分析 （1）將電壓表視為理想表，要避免電流表分壓作用對測量結(jié)果，相對于電源來說，電流表應(yīng)采用外接法，據(jù)此連接實物電路圖；
（2）測量電源電動勢和內(nèi)阻時，U-I圖象的斜率表示內(nèi)阻，即r=$\frac{△U}{△I}$，圖象縱軸截距為電動勢；
（3）電源的輸出功率一般用P=I²R計算，其中I為干路電流，R為外阻．

解答 解：（1）將電壓表視為理想表，要避免電流表分壓作用對測量結(jié)果，相對于電源來說，電流表應(yīng)采用外接法，據(jù)此連接實物電路圖，電路圖如圖所示．
（2）圖線與縱軸的交點的縱坐標(biāo)即為電動勢，由圖象可知，圖象與縱軸的交點縱坐標(biāo)不變，所以電動勢不變，
圖線斜率的絕對值即為內(nèi)阻，由圖象可知，（a）（b）（c）（d）圖象斜率的絕對值變大，電源內(nèi)阻變大．由此可知：隨電極間距的減小電源內(nèi)阻增大．
（3）由圖示圖象可知，圖象與縱軸交點坐標(biāo)值為0.975，電源電動勢E=0.975 V；（c）對應(yīng)圖線斜率絕對值約為478（從線上選取兩點即可求斜率），電源的輸出功率為：
P=（$\frac{E}{R+r}$）²R=（$\frac{0.975}{2500+478}$）²×2500 W=2.68×10^-4 W=0.268mW．
故答案為：（1）如圖所示；（2）不變，增大；（3）0.268．

點評 本題考查了實驗原理、做實驗電路圖、實驗數(shù)據(jù)分析，知道實驗原理、根據(jù)題意確定電流表的接法是正確作出實驗電路圖的關(guān)鍵；對于圖象問題，要做到三看：看物理量、看單位、看初坐標(biāo)，然后再看斜率，看變化．