Question

9．某同學利用圖a所示電路來測量一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)電阻．實驗時將滑動變阻器的滑片從最左端緩緩向右移動，并逐一記錄第1、2、3、4、5組電壓表和電流表的示數(shù)（電表均視為理想電表），且將數(shù)據(jù)“點”在圖b所示的坐標系描出．

（1）請畫出干電池的U-I圖線．
（2）由圖線可知該干電池的電動勢E=1.5V、內(nèi)電阻r=0.67Ω．
（3）給同學選用的滑動變阻器標明“10Ω，2.5A”，實驗中當記錄第1組數(shù)據(jù)時滑片大約移動了總長度的C
A．$\frac{1}{4}$長度       B．$\frac{1}{3}$長度       
C．$\frac{1}{2}$長度       D．$\frac{2}{3}$長度
（4）改變滑動變阻器阻值，直至電源輸出功率達到最大，請在圖b上畫出電源的最大輸出功率對應(yīng)的區(qū)域．

Answer 1

分析 根據(jù)描點法可得出對應(yīng)的圖象；U-I圖中圖象與縱坐標的交點為是電源的電動勢，圖象的斜率等于內(nèi)電阻．當R=r時輸出功率最大．

解答 解：（1）根據(jù)描出點的得出對應(yīng)的伏安特性曲線；
（2）由圖可知，圖象與縱坐標的交點為電源電動勢，故電動勢為1.5V；
內(nèi)阻r=$\frac{△U}{△I}$△=$\frac{1.5-0.5}{1.5}$=0.67Ω．
（2）滑片從左向右移動，則電阻從小變大，由圖象可知第一組數(shù)據(jù)的電流值約為0.25A，則：R_總=$\frac{1.5}{0.25}$=6Ω
滑動變阻器的接入阻值為：6-0.67=5.33Ω
則滑動變阻器上△R=10-5.33=4.67Ω
$\frac{4.67}{10}$≈$\frac{1}{2}$
即記錄第1組數(shù)據(jù)時滑片大約移動了$\frac{1}{2}$長度，故選：C．
（3）當R=r時輸出功率最大，作出R=0.67Ω時的U-I圖象與電源U-I圖象交點為輸出功率最大時路端電壓與電源電流，由P=UI則為矩形部分圖形的面積，如下圖．
故答案為：（1）如圖；（2）1.5；0.67；（3）C；（4）如圖

點評 電學實驗中選擇儀表是常見的一種題型，要求學生能按照安全性和準確性的要求進行分析，一定要注意判斷圖象與橫軸的交點的橫坐標是不是短路電流．