题目内容

(2013?台州模拟)现有一特殊的电池,其电动势E约为9V,内阻r在35~55Ω范围,最大允许电流为50mA.为测定这个电池的电动势和内阻,某同学利用如图(甲)的电路进行实验.图中电压表看作理想电表;R为电阻箱,阻值范围为0~9999.9Ω;R0为定值电阻.
(1)该同学接入符合要求的R0后,闭合开关S,调整电阻箱的阻值读出电压表的示数U,再改变电阻箱阻值,测得多组数据,然后通过作出有关物理量的线性图象,如图(乙)所示,由图可求得电源的电动势和内阻
a.请写出该线性图象对应的函数表达式
1
U
=
r
E
?
1
R
+R
 
0
 
 
+
1
E
1
U
=
r
E
?
1
R
+R
 
0
 
 
+
1
E
.(用字母E、r、U、R、R0表示)
b.请标明图(乙)两个坐标轴所表示的物理量,横坐标
1
R
+R
 
0
1
R
+R
 
0
,纵坐标
1
U
1
U
.
(2)根据(乙)图所作出的图象求得该电池的电动势E为
10
10
V,内电阻r为
48
48
Ω.
分析:本题(1)的关键是首先根据电路图写出闭合电路欧姆定律的表达式,然后整理出关于纵轴与横轴的表达式即可;题(2)的关键是根据纵轴与横轴的一次函数表达式,然后根据斜率和截距的概念即可求解.
解答:解:(1)a、根据闭合电路欧姆定律应有:E=U+
U
R
 
0
+R
 
 
?r
,
可整理为:
1
U
=
r
E
?
1
R+R0
+
1
E

b、根据数学一次函数y=kx+b的形式可知,横坐标应是
1
R+R0
,纵坐标应是
1
U
;
(2)根据截距b=
1
E
=0.1,可得E=10V,根据斜率k=
r
E
=
0.3-0.1
4
×10
-2
 
,可解出r=48Ω(46-50均可).
故答案为:(1)a、
1
U
=
r
E
?
1
R+R0
+
1
E
;b、
1
R+R0
,
1
U
;(2)10,48
点评:遇到涉及用图象求解的实验问题,要首先根据物理规律写出公式,然后整理出有关图象纵轴与横轴物理量的表达式,再根据斜率和截距的概念即可求解.
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