Question

15．在“測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)室提供的器材如下：
（a）電流表（量程0～0.6A，內(nèi)阻約為1Ω）
（b）電壓表（量程0～3V，內(nèi)阻約為3KΩ）
（c）滑動(dòng)變阻器（阻值范圍0～10Ω，額定電流2A）
（d）電阻箱（0～9999Ω）
（e）標(biāo)有長(zhǎng)度刻度的均勻電阻絲
（f）開關(guān)、導(dǎo)線若干
（1）甲同學(xué)利用伏安法測(cè)量電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻
①將圖1中實(shí)物按實(shí)驗(yàn)原理連接．
②該同學(xué)根據(jù)測(cè)量結(jié)果，做出了U-I圖象如圖2，由圖象可知源電動(dòng)勢(shì)E=1.50V，內(nèi)阻r=0.83Ω，（保留兩位小數(shù)）
（2）乙同學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)做了拓展，設(shè)計(jì)的電路如圖3所示，ab為標(biāo)有長(zhǎng)度刻度的均勻電阻絲，導(dǎo)線1連有鱷魚夾P，其他導(dǎo)線若干，
①實(shí)驗(yàn)中，用導(dǎo)線按如圖所示方式連接電路，電路中所有元器件都完好，閉合電鍵之前，鱷魚夾P應(yīng)置于b（填寫a或b）端．
②閉合電鍵，改變鱷魚夾P的位置，讀出多組電壓表讀數(shù)U和對(duì)應(yīng)的電阻絲長(zhǎng)度L，由測(cè)得的數(shù)據(jù)，繪出了如圖4所示的$\frac{1}{U}-\frac{1}{L}$圖線，則電源電動(dòng)勢(shì)E=2.9V（計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）應(yīng)用該實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)不能（選填“能”或“不能”）測(cè)出該電源的內(nèi)阻r．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)伏安法可得出對(duì)應(yīng)的表達(dá)式，從而明確圖象的性質(zhì)，得出對(duì)應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻；
（2）①分析實(shí)驗(yàn)電路，明確實(shí)驗(yàn)原理，根據(jù)實(shí)驗(yàn)安全性考慮可以得出P的位置；
②根據(jù)閉合電路歐姆定律可得出對(duì)應(yīng)的表達(dá)式，由圖象可求得電動(dòng)勢(shì)E；分析能否求出內(nèi)阻．

解答 解：（1）由閉合電路歐姆定律可知，U=E-Ir，故圖象與縱坐標(biāo)的交點(diǎn)為電源的電動(dòng)勢(shì)；故E=1.50V；圖象的斜率表示內(nèi)阻，則內(nèi)阻r=$\frac{△U}{△I}$=$\frac{1.50-1.0}{0.6}$=0.83Ω；
（2）①由電路圖可知，電壓表測(cè)量ab左側(cè)部分電阻兩端的電壓；若開始時(shí)P滑到a端，則ab被短路，則電源被短路，故為了保證安全，P應(yīng)置于b端；
②設(shè)單位長(zhǎng)度的電阻為R₀；
由閉合電路歐姆定律可得：U=$\frac{E}{{R}_{0}L+r}×{R}_{0}L$
變形可得：$\frac{1}{U}$=$\frac{1}{E}$+$\frac{{R}_{0}L+r}{E{R}_{0}}×\frac{1}{L}$
則可知$\frac{1}{E}$=0.35
解得：E=2.9V；
圖象的斜率可求，但由于單位長(zhǎng)度的電阻值不知，故無法求出內(nèi)阻r；
故答案為：（1）1.50；0.83；（2）①b；②2.9；不能

點(diǎn)評(píng) 本題中第二種解法類似于“伏阻法”，但由于不是采用的電阻箱，故無法確定電源內(nèi)阻；同時(shí)本題要注意閉合電路歐姆定律的正確應(yīng)用，列出方程式后，結(jié)合圖象進(jìn)行分析即可求解電動(dòng)勢(shì)．