Question

18．某同學(xué)喜歡電器修理，但自己沒(méi)有多用電表，他在實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)備自己組裝多用電表，但是發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室只有唯一一塊可用的電池，而且電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻未知，于是他準(zhǔn)備測(cè)量該電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻．在實(shí)驗(yàn)室他找到的器材只有如下幾個(gè)：待測(cè)電源E一個(gè)，電阻箱R一個(gè)，電壓表V一個(gè)（內(nèi)阻的影響忽略不計(jì)，符合實(shí)驗(yàn)要求），開(kāi)關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干，他運(yùn)用所學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)了如圖甲的電路圖進(jìn)行測(cè)量．

①他根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)單位均為國(guó)際單位制單位）作出了如圖乙所示的關(guān)系圖線，縱坐標(biāo)表示電壓表的讀數(shù)U，不過(guò)他忘記了標(biāo)出橫坐標(biāo)名稱，根據(jù)分析，請(qǐng)你判斷：橫坐標(biāo)表示$\frac{U}{R}$（選填U、$\frac{U}{R}$、$\frac{I}{R}$）．
②根據(jù)圖線求出電動(dòng)勢(shì)E=5.0V的，內(nèi)阻r=2.5Ω（結(jié)果都保留兩位有效數(shù)字）．
③圖丙是2014年獲得物理諾貝爾獎(jiǎng)的藍(lán)色發(fā)光二極管的U-I圖象，如果他直接將該電源與二極管連接讓其發(fā)光，則二極管的實(shí)際功率為2.4W（保留兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 ①由閉合電路歐姆定律及電路圖可得出對(duì)應(yīng)的表達(dá)式，歐姆通過(guò)分析可知應(yīng)選用的坐標(biāo)；
②根據(jù)圖象的性質(zhì)及閉合電路歐姆定律可求得電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻；
③在二極管的伏安特性曲線中作出電源的伏安特性曲線，兩圖象的交點(diǎn)為二極管的工作點(diǎn)，則由求得電壓和電流，那可求得功率．

解答 解：①由電路圖實(shí)驗(yàn)可知，本實(shí)驗(yàn)采用電壓表與電阻箱進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，由閉合電路歐姆定律可知：
U=E-Ir
I=$\frac{U}{R}$
解得：U=E-$\frac{U}{R}$r；
要使得出的圖象為直線，應(yīng)以$\frac{U}{R}$為橫坐標(biāo)；
②由圖及公式可知，圖象的截距表示電動(dòng)勢(shì)；圖象的斜率表示內(nèi)阻；解得：
E=5.0V；r=$\frac{5.0}{2.0}$=2.5Ω；
③在對(duì)應(yīng)的二極管的伏安特性中作出電源的伏安特性曲線；如圖所示；
由圖可知，二極管的工作電壓為2.2V，電流I=0.9A；故功率P=UI=2.4×1=2.4W；
故答案為：①$\frac{U}{R}$；②5.0；2.5；③2.4

點(diǎn)評(píng) 本題考查測(cè)量電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)，要注意正確分析電路結(jié)構(gòu)，明確實(shí)驗(yàn)原理，再由閉合電路歐姆定律及圖象規(guī)律可求得電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻．