题目内容
为了测定电源电动势E的大小、内电阻r和定值电阻R的阻值,某同学利用DIS设计了如右上图所示的电路.闭合电键S1,调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时,用电压传感器1、电压传感器2和电流传感器测得数据,并根据测量数据计算机分别描绘了如右下图所示的M、N两条U-I直线.请回答下列问题:(1)根据图中的M、N两条直线可知______
A.直线M是根据电压传感器1和电流传感器的数据画得的
B.直线M是根据电压传感器2和电流传感器的数据画得的
C.直线N是根据电压传感器1和电流传感器的数据画得的
D.直线N是根据电压传感器2和电流传感器的数据画得的
(2)图象中两直线交点处电路中的工作状态是______
A.滑动变阻器的滑动头P滑到了最左端 B.电源的输出功率最大
C.定值电阻R上消耗的功率为0.5W D.电源的效率达到最大值
(3))根据图象可以求得电源内电阻r=______Ω.
【答案】分析:(1)由电路图分析可知,R减小时,电流增大,R的电压增大,电压表2的读数变大,而路端电压变小,即可电压表1的读数变小,则可判断M、N两条直线分别是哪两个电表测量所得.
(2)图象中两直线交点处表示R的两端电压等于路端电压,即可知R=0,外电阻最小,可分析电源的效率,由公式P=UI求出R上消耗的功率.
(3)由图线N,根据闭合电路欧姆定律分析图线的纵轴截距和斜率的意义,即可求出电源的电动势和内阻.
解答:解:(1)分别分析电路图和图象,找出对应关系.由电路图分析可知,当R减小时,电路中电流I增大,R的两端电压增大,则电压表2的读数变大,而路端电压变小,即可电压表1的读数变小,则可判断直线M是根据电压表2和电流表的数据画得的,直线N是根据电压表1和电流表的数据画得的.故BC正确.
故选BC
(2)A、图象中两直线交点处表示两电压表读数相等,则R的两端电压等于路端电压,即可知R=0,滑动变阻器的滑动头P滑到了最左端.故A正确.
B、由N图线的斜率大小可求出电源的内阻为r==Ω=1Ω,R=Ω=2Ω,r<R,故电源的输出功率不是最大.故B错误.
C、定值电阻R上消耗的功率为P=UI=0.5×1W=0.5W.故C正确.
D、此时外电路总电阻最小,路端电压最小,电源的效率最小.故D错误.
故选AC
(3)根据闭合电路欧姆定律得,U=E-Ir,得,当I=0时,U=E,即图线N的纵轴截距表示电源的电动势,则读出电源的电动势为E=1.5V,图线N的斜率等于电源的内阻,由上知,r=1Ω.
故答案为:(1)BC; (2)AC; (3)1
点评:本题是伏安法测电阻和伏安法测电源电动势和内阻两个实验二合一,关键从实验原理上来理解,根据电路的动态变化分析两图线与电表测量值的对应关系.
(2)图象中两直线交点处表示R的两端电压等于路端电压,即可知R=0,外电阻最小,可分析电源的效率,由公式P=UI求出R上消耗的功率.
(3)由图线N,根据闭合电路欧姆定律分析图线的纵轴截距和斜率的意义,即可求出电源的电动势和内阻.
解答:解:(1)分别分析电路图和图象,找出对应关系.由电路图分析可知,当R减小时,电路中电流I增大,R的两端电压增大,则电压表2的读数变大,而路端电压变小,即可电压表1的读数变小,则可判断直线M是根据电压表2和电流表的数据画得的,直线N是根据电压表1和电流表的数据画得的.故BC正确.
故选BC
(2)A、图象中两直线交点处表示两电压表读数相等,则R的两端电压等于路端电压,即可知R=0,滑动变阻器的滑动头P滑到了最左端.故A正确.
B、由N图线的斜率大小可求出电源的内阻为r==Ω=1Ω,R=Ω=2Ω,r<R,故电源的输出功率不是最大.故B错误.
C、定值电阻R上消耗的功率为P=UI=0.5×1W=0.5W.故C正确.
D、此时外电路总电阻最小,路端电压最小,电源的效率最小.故D错误.
故选AC
(3)根据闭合电路欧姆定律得,U=E-Ir,得,当I=0时,U=E,即图线N的纵轴截距表示电源的电动势,则读出电源的电动势为E=1.5V,图线N的斜率等于电源的内阻,由上知,r=1Ω.
故答案为:(1)BC; (2)AC; (3)1
点评:本题是伏安法测电阻和伏安法测电源电动势和内阻两个实验二合一,关键从实验原理上来理解,根据电路的动态变化分析两图线与电表测量值的对应关系.
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