Question

受“描绘小电珠的伏安特性曲线”的启发，某实验小组决定用“描绘电解槽的伏安特性曲线”的方法探究电解质溶液的导电规律，除了提供电解池、导线和开关外．还有以下一些器材：
A．蓄电池E（电动势为12.0V．内阻不计）
B．电压表V（量程为0～15V，内阻约为2kΩ）
C．电-流表A（量程为0～1.0A；0～3.0A内阻约为lΩ）
D．滑动变阻器R（最大阻值l0Ω，额定电流2A）
（1）①为完成本实验，请用笔画线当导线，将下列实物图连成完整的电路，要求实验误差尽可能的小．（图中有几根导线已经接好）
②如果电路中的所有仪器都完好，闭合开关后无论如何调节滑动变阻器，发现小灯泡亮度发生变化．但电压表、电流表的示数均不能为零．试判断可能是哪根导线发生了断路？请用“×”在相应的导线上标出．
（2）下表（一）中的数据是该小组在实验中测得的，表二中数据是该小组将电源换为交流电源，并将电压、电流表换为交流电表时所测的数据．请根据表格中的数据在方格纸上分别作出电解质溶液通入直流、交流时的伏安特性曲线．
表一：

电压/V	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
电流/A	0.00	0.00	0.03	0.08	0.16	0.28	0.38	0.63	0.77	0.90

表二：

电压/V	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
电流/A	0.00	0.10	0.30	0.55	0.63	0.75	0.93	1.04	1.20	1.30

（3）电解质溶液通入直流时欧姆定律

 

（填“适用”或“不适用”）．通入交流时欧姆定律

 

（填“适用”或“不适用”）
（4）硫酸钠溶液通入交流时，产物为氢气和氧气，氢气的燃烧值为△H，电子的电量为e，阿伏伽德罗常数为N_A，请推导出，当电解质溶液通入直流时，图线与横轴的交点的表达式

 

Answer 1

分析：（1）描绘伏安特性曲线，电压和电流从零开始测起，滑动变阻器采用分压式接法，为了减小误差，电流表采用限流式接法．如果闭合开关后无论如何调节滑动变阻器，发现小灯泡亮度发生变化．但电压表、电流表的示数均不能为零，知滑动变阻器不是分压式接法，变成限流式接法．
（2）根据表格中的数据作出伏安特性曲线．
（3）通过作出的图线判断欧姆定律适用于交流电还是直流电．
（4）根据能量守恒定律求出线与横轴的交点的表达式．

解答：解：（1）因为电压和电流需从零开始测起，则滑动变阻器采用分压式接法，电流表采用外接法．
因为闭合开关后无论如何调节滑动变阻器，发现小灯泡亮度发生变化．但电压表、电流表的示数均不能为零，知滑动变阻器不是分压式接法，变成限流式接法，断路部分如图所示．
（2）伏安特性图线如图所示．
（3）从图线知，电解质溶液通入直流时，欧姆定律不适用，通入交流电时，欧姆定律适用．
（4）1kg氢气燃烧产生的能量为△H，可知一个氢原子燃烧产生的热量为

△H

2NA

．
根据能量守恒定律有：eU=

△H

2NA

，解得U=

△H

2eNA

．
则横轴截距U=

△H

2eNA

．
故答案为：（1）（2）如图所示．

（3）不适用、适用
（4）U=

△H

2eNA

．

点评：解决本题的关键知道滑动变阻器分压式和限流式接法的区别，以及知道电流表内外接的区别．以及知道欧姆定律在什么情况下适用．