Question

1．某同學做“測定電池的電動勢和內阻”實驗，電路連接如圖1，并準備閉合開關進行測量．
（1）請指出存在的兩個問題：開關不能控制電壓表；滑動變阻器滑片沒有置于阻值最大處．
（2）根據圖2上所描出的數據點可得出電池的電動勢E=1.5V（保留3位有效數字），內電阻r=0.83Ω（保留2位有效數字）．
（3）實驗中，隨著滑動變阻器滑片的移動，電壓表的示數U及干電池的輸出功率P都會發生變化．請在答題紙上畫出P-U關系圖線的示意．

Answer 1

分析 （1）分析圖1所示電路圖，然后根據電路圖分析答題．
（2）根據坐標系內描出的點作出圖象，然后根據電源的U-I圖象求出電源電動勢與內阻．
（3）求出電源輸出功率表達式，根據圖象及函數關系確定對應的圖象．

解答 解：（1）由圖1所示電路圖可知，電壓表直接接在電源兩端，開關不能控制電壓表，滑動變阻器滑片沒有置于阻值最大處，這都是錯誤的．
（2）根據坐標系內描出的點作出電源U-I圖象如圖所示：

由圖示電源U-I圖象可知，圖象與縱軸交點坐標值是1.5，則電源電動勢E=1.5V，
電源內阻：r=$\frac{△U}{△I}$=$\frac{1.5-1.0}{0.6}$≈0.83Ω；
（3）電壓表測量路端電壓，其示數隨滑動變阻器的阻值增大而增大；而當內阻和外阻相等時，輸出功率最大；此時輸出電壓為電動勢的一半．外電路斷開時，路端電壓等于電源的電動勢，此時輸出功率為零；電源輸出功率P=-$\frac{1}{r}$U²+$\frac{E}{r}$U，故P-U 圖象為開口向下的二次函數故圖象如圖所示：

故答案為：（1）開關不能控制電壓表；滑動變阻器滑片沒有置于阻值最大處；（2）1.5；0.83；（3）圖象如圖所示．

點評 本題考查了作圖象、求電源電動勢與內阻等問題，要知道實驗原理，要掌握應用圖象法處理實驗數據的方法；電源的U-I圖象與縱軸交點坐標值是電源電動勢圖象斜率的絕對值是電源內阻．