Question

18．某同学在实验室先后完成下面二个实验：
a．测定一节干电池的电动势和内电阻；b．描绘小灯泡的伏安特性曲线．
①用a实验测量得到的数据作出U-I图线如图1中a线，实验所测干电池的电动势为1.5V，内电阻为0.75Ω．

②在描绘小灯泡伏安特性曲线的实验中，为减小实验误差，方便调节，请在给定的图2四个电路图和三个滑动变阻器中选取适当的电路或器材，并将它们的编号填在横线上．应选取的电路是C，滑动变阻器应选取E．
E．总阻值15Ω，最大允许电流2A的滑动变阻器
F．总阻值200Ω，最大允许电流2A的滑动变阻器
G．总阻值1000Ω，最大允许电流1A的滑动变阻器
③将实验b中得到的数据在实验a中同一U-I坐标系内描点作图，得到如图2所示的图线b，如果将实验a中的电池与实验b中的小灯泡组成闭合回路，此时小灯泡的实际功率为0.75W，若将两节与实验①中相同的干电池串联后与该小灯泡组成闭合回路，则此时小灯泡实际功率为1.12W．（串联电池组的电动势为各电池电动势之和，内阻为各电池内阻之和）

Answer 1

分析 本题（1）的关键是根据闭合电路欧姆定律写出U与I的函数表达式，然后通过截距和斜率的概念即可求解．题（2）①的关键是根据图线电流从零调可知，变阻器应用分压式接法；根据$\frac{{R}_{V}^{\;}}{{R}_{x}^{\;}}＞\frac{{R}_{x}^{\;}}{{R}_{A}^{\;}}$可知，电流表应用外接法．题②的关键是明确采用分压式接法时，变阻器阻值越小调节越方便．题（3）的关键是通过两图线的交点读出通过小灯泡的电流和电压，然后再根据相应的公式求解即可．

解答 解：（1）：根据U=E-Ir=-rI+E可知，U-I图象的纵轴截距为电动势，斜率绝对值为待测内阻，所以E=1.5V，r=$\frac{1.5-0}{2.0}Ω$=0.75Ω；
（2）①：由于实验要求电流从零调节，所以变阻器应用分压式接法；由于待测电阻阻值较小，满足$\frac{{R}_{V}^{\;}}{{R}_{x}^{\;}}＞\frac{{R}_{x}^{\;}}{{R}_{A}^{\;}}$，所以电流表应是外接法，即应选取的电路是C；
②：变阻器采用分压式接法时，变阻器阻值越小时调节起来越方便，所以变阻器应选择A；
（3）：读出U-I图象中两图线的交点坐标，U=0.6V，I=1.2A，可得小灯泡消耗的功率为：P=UI=0.72W；
电源内部消耗的功率为：${P}_{\;\;\;内}^{\;}$=${\;I}_{\;}^{2}r{=1.2}_{\;}^{2}×7.2W=10.8W$；
故答案为：（1）1.5，0.75；（2）①C，②A；（3）0.72，10.8

点评 做电学实验题时应明确：①遇到图象题，应先根据物理规律整理出关于纵轴与横轴物理量的表达式，再讨论求解即可．②当要求电流从零调时，变阻器应采用分压式接法，并且阻值越小的变阻器调节越方便．