题目内容

实验小组的同学,通过查阅资料和请教老师发现电池组内部有电阻r,在正常情况下r为定值;电池组相当于一个电压U恒定的理想电源与r的组合,如图所示.为了测定r的值,实验小组设计了如图所示的测量电路.其中R1=5Ω,R2=14Ω.当只闭合S1时,电流表示数I1为0.5A;只闭合S2时,电流表示数I2为0.2A.
(1)请你依据上述数据,帮实验小组计算出r的值.                                   
(2)求出该小组所用电源的电压.                                                 
(3)求出只接R1时,电源内阻消耗的功率.                                         
(4)假设电源内化学物质的比热容为0.25×103J/,质量为40g,当温度达到70℃就烧坏,通过计算说明该电源短路时在室温为25℃的环境中,只需要多少秒就烧坏.并说明在连接电路时,常用“试触法”的原因.

【答案】分析:(1)电源电压保持不变,当只闭合S1时,R1与r串联;当只闭合S1时,R1与r串联;根据欧姆定律列出等式求出r的大小;
(2)根据公式U=IR可求电源电压的大小;
(3)只接R1时,根据公式Pr=I12?r可求电源内阻消耗的功率;
(4)消耗的电能等于产生的热量,即W=Q;根据公式t=cm△t,即可求出所用的时间;
在连接电路时,常用“试触法”是为了避免在连接过程中出现短路,烧毁电源.
解答:解:(1)由电源总电压不变,得U=I1(R1+r)=I2(R2+r)
  0.5A(5Ω+r)=0.2A(14Ω+r)   
解得r=1Ω;
答:r为1Ω;
(2)将r=1Ω代入上式,得U=I1(R1+r)=0.5A×(5Ω+1Ω)=3V;
答:电源电压为3V;
(3)Pr=I12?r=(0.5A)2×1Ω=0.25W;
答:只接R1时,电源内阻消耗的功率为0.25W;
(4)短路时,只有r接入电路,此时电能W=Q,即
t=cm△t,
t=0.25×103J/(kg?℃)×0.04kg×(70℃-25℃)
解得t=50s.在闭合电路前进行“试触”,即使电路短路,在试触的时间内不会烧坏电源.
点评:本题考查电阻、电源电压、消耗功率和时间等的计算,考查知识点较多,主要考查学生灵活应用所学物理知识的能力.
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