Question

为了测定电源电动势E、内电阻r和电阻R₀．某同学利用DIS设计了如图甲所示的电路．闭合开关S₀将滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动，用电压传感器1、电压传感器2和电流传感器测得数据，并根据测量数据利用计算机分别描绘了如图乙所示的M、N两条U-I图线．请你回答下列问题：

（1）根据图乙中的M、N两条图线可知：

BC

（填写选项前的字母）
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硒得的
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）根据图乙可以求得电源电动势E=

1.50

V，内电阻r=

1.0

Ω，电阻R₀=

2.0

Ω
（3）对应于图乙中两直线交点处的电路工作状态是：

AC

（填写选项前的字母）
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R₀上消耗的功率为0.5W       D．电源的效率达到最大值．

Answer 1

分析：①由电路图可知，电压传感器1测电源的输出电压，电压传感器2测量R₀两端电压，则根据两处电压的特点可知两图的意义；
②由图象与纵轴的交点可确定电动势，由交点的数据可利用闭合电路欧姆定律求得内阻；
③两图象相交点说明此时两电压传感器的示数相等，则根据电路的结构可分析此种现象的原因，并可求得电源的效率及R₀消耗的功率．

解答：解：由图可知电压传感器1测电源的路端电压，电压传感器2测R₀两端的电压；电流传感器测电路中的电流；
（1）由图可知，M图象中的电压随电流的增大而增大，故M应为R₀两端的电压；而N图象中电压随电流的增大而减小，符合闭合电路的欧姆定律U=E-Ir，故N显示的是电源的输出电压与电流的关系；故选BC； 
 （2）由N图纵轴的交点为1.50V，则可知电源电动势为1.50V；
由交点可知，电源的路端电压为1.0V，此时电流为0.5A，则由闭合电路欧姆定律可知：
r=

E-U

I

=1.0Ω；
R₀=

U

I

=2.0Ω，
（3）两图象相交说明R₀两端的电压等于电源的输出的电压；故说明此时滑动变阻器应短路，电源直接接在了R₀两端，故滑动变阻器接在了最左端，故A正确；
此时电源的输出功率等于R₀的功率，故R₀消耗的功率P=UI=1.0×0.5W=0.5W；故C正确；
因为电源的输出功率取决于内电阻与外电阻的关系，当内电阻等于外电阻时输出功率最大，r＜R₀，故电源的输出功率不是最大，故B错误；
外电阻越大，电源的效率越高，故电源的效率没有达到最大，故D错误；
故选AC；
故答案为：（1）BC；（2）1.50；1.0，2.0
（3）AC

点评：测定电动势和内阻的实验中要注意数据的处理时主要应用了图象法，要将公式与图象联系在一起理解．