Question

12．某同学设计了如图a所示的电路．该电路既能测绘小灯泡的伏安曲线，又能测量电池组的电动势和内阻．
（1）若用图a电路测量电源的电动势和内阻，闭合S₁后测出的电源的U-I图线如图b中图线2所示，则S₂处于断开（选填“断开”或“闭合”）状态，用电压传感器B（填“A”或“B”）的数据作纵坐标．由图线可知电池组的内阻为1.0Ω．
（2）若用图a电路测绘小灯泡的伏安特性曲线，得到图b中图线1所示，S₂处于闭合（选填“断开”或“闭合”）状态，滑动端P向右滑动时小灯泡电压将减小（选填“增大”或“减小”）．
（3）若由三个这样的电灯和电动势为1.5V，内阻为0.5Ω的电池及阻值为2Ω的电阻R组成图c电路，电灯C功率为0.16W．

Answer 1

分析 （1）测电源电动势和内阻采用滑动变阻器的限流式接法，电压传感器直接测量电源两端电压作为图象的纵坐标即可；
（2）为了描绘小灯泡的伏安特性曲线，电压要从0开始，故滑动变阻器需要采用分压接法，根据灯泡与滑动变阻器哪一段并联来判断滑动端P向右滑动时小灯泡电压的变化；
（3）将3个灯泡当作一个整体，将电阻R等效为电源内阻，作出电源的U-I图象，交点寻找信息，求出灯泡C的功率．

解答 解：（1）测量电源的电动势和内阻滑动变阻器采用限流式接法，因此S₂处于断开状态；直接用电源两端的电压即传感器B的数据作为纵坐标；电流传感器的数据作为横坐标，作出的图线的斜率表示电源的内阻则r=$\frac{△U}{△I}=\frac{3V-2.7V}{0.3A}=1.0Ω$；
（2）描绘小灯泡的伏安特性曲线，电压要从0开始测，因此动变阻器需要采用分压接法，故S₂处于闭合状态，电源传感器A测灯泡两端电压作为伏安特性曲线的纵坐标，电流传感器测流过灯泡的电流作为伏安特性曲线的横坐标，灯泡两端与滑动变阻器aP段并联，因此滑动端P向右滑动时小灯泡电压将减小；
（3）将电阻R和电灯A、B等效为电源内阻，在灯泡的I-U图象坐标系内作出等效电源I-U图象如图所示：

由图象可知，流过灯泡C的电流为0.2A，灯泡两端电压为0.8V，故灯泡C实际功率P=UI=0.8V×0.2A=0.16W．
故答案为：（1）断开；B；1.0；   （2）闭合；减小；   （3）0.16

点评 本题同时考查了测电源电动势和内阻以及测绘小灯泡的伏安曲线两个实验，解题关键是先要明确实验原理，了解其电路图构成．