Question

【題目】用下列器材組裝成一個電路，既能測量出電池組的電動勢E和內阻r，又能同時描繪小燈泡的伏安特性曲線．

A．電壓表V1（量程6V、內阻很大）

B．電壓表V2（量程 4V、內阻很大）

C．電流表A（量程 3A、內阻很小）

D．滑動變阻器R（最大阻值 10Ω、額定電流 4A）

E．小燈泡（2A、7W）

F．電池組（電動勢 E、內阻 r）

G．開關一只，導線若干

實驗時，調節滑動變阻器的阻值，多次測量后發現：若電壓表V1的示數增大，則電壓表V2的示數減小．

（1）請將設計的實驗電路圖在圖甲中補充完整．

（2）每一次操作后，同時記錄電流表 A、電壓表V1和電壓表V2的示數，組成兩個坐標點（I，U1）、（I，U2），標到U﹣I坐標中，經過多次測量，最后描繪出兩條圖線，如圖乙所示，則電池組的電動勢E=__V、內阻r=__Ω．（結果保留兩位有效數字）

（3）在U﹣I坐標中兩條圖線在P點相交，此時滑動變阻器連入電路的阻值應為__Ω，電池組的效率為__（結果保留兩位有效數字）．

Answer 1

【答案】 (1). （1）電路如圖所示:；（2）5.5； (2). 1.0； (3). 0; (4). 64%

【解析】試題分析：（1）測電源電動勢與內阻實驗時，電壓表測路端電壓，隨滑動變阻器接入電路阻值的增大，電壓表示數增大；燈泡兩端電壓隨滑動變阻器阻值增大而減小；根據電壓表示數變化確定各電路元件的連接方式，然后作出實驗電路圖．

（2）電源的U﹣I圖象與縱軸的交點示數是電源的電動勢，圖象斜率的絕對值等于電源內阻．

（3）由圖象求出兩圖線的交點對應的電壓與電流，然后根據閉合電路中內外電壓的關系及歐姆定律求出滑動變阻器接入電路的阻值．

解：（1）伏安法測電源電動勢與內阻實驗中，電壓表測路端電壓，電壓表示數隨滑動變阻器接入電路阻值的增大而增大；描繪小燈泡伏安特性曲線實驗中，電流表測流過燈泡的電流，燈泡兩端電壓隨滑動變阻器接入電路電阻的增大而減小；調節滑動變阻器時，電壓表V1的示數增大，則電壓表V2的示數減小，則V1測路端電壓，V2測燈泡兩端電壓，電路圖如圖所示．

（2）電源的U﹣I圖象是一條傾斜的直線，由圖象可知，電源電動勢E=4.5V，電源內阻

r===1.0Ω．

（3）由圖乙所示圖象可知，兩圖象的交點坐標，即燈泡電壓UL=2.5V，此時電路電流I=2.0A，

電源電動勢E=Ir+UL+IR滑，即4.5V=2.0A×1Ω+2.5V+2.0A×R滑，則R滑=0.0Ω．

故答案為：（1）電路圖如圖所示；（2）4.5；1.0；（3）0.0．