Question

18．某实验小组想探究一款刚上市的手机电池的输出功率及其他参数，实验步骤如下．
步骤一：准备器材：刚开封的新电池、电压表（量程3V、内阻较大）、电流表（量程0.6A、内阻很小）、滑动变阻器、电键、导线．
步骤二：将电池放在充电器上充电，直到显示充电完毕．
步骤三：甲同学取下电池，将其与其它器材搭配，设计出了图（1）所示的电路
问题 1：细心的乙同学发现了图（1）电路中导线的连接有不妥当之处，她发现的是ef_导线（填导线上的名称）
步骤四：导线调整后，改变滑片位置，得到了如下表中的实验数据．

I/A	0.06	0.14	0.24	0.36	0.44	0.54
U/V	1.95	1.87	1.80	1.76	1.64	1.56

步骤五：丙同学在方格纸上建立了直角坐标系，准备画出“U-I”图线．他已经描出了两个数据点，如图（2）所示．
问题 2：请你帮他描出剩余的数据点，并作出“U-I”图线．
步骤六：分析研究
问题 3：根据以上研究，可求出通过电池的电流为0.36A时，电池输出功率为0.61w（保留两位有效数字）．
问题 4：丁同学认为，既然是研究电池的输出功率，就应该画出输出功率P随电流I的变化图线，你认为“P-I”图线是曲线（填“直线”或“曲线”）．
问题 5：乙同学认为调整导线后的实验电路，虽然测出了实验数据，但在操作过程中存在安全隐患．大家思考后，从实验室又找来了一个定值电阻（阻值约为2Ω）作为保护电阻接入电路，此电路既能测出不同负载下电池的输出功率，又能消除安全隐患，请在图（3）方框内画出他们修改的电路图．

Answer 1

分析 （1）电压表应并联在滑动变阻器两端，电压表正负接线柱不能接反，分析电路图，找出电路连接错误之处．
（2）根据表中实验数据，在坐标系中描出各组数据对应的点，然后作出U-I图象．
（3）由表中实验数据找出电流0.36A所对应的电压，然后由P=UI求出功率．
（4）写出电池输出功率的表达式，然后分析答题．
（5）把保护电阻与滑动变阻器串联接入电路，作出电路图即可．

解答 解：（1）电压表应并联在滑动变阻器两端，测滑动变阻器电压，由电路图可知，导线e、f连接错误．
（2）应用描点法作图，根据表中实验数据在坐标系中描出相应的点，
然后用直线把点连起来，作出U-I图象，如图1所示．
（3）由图象可知，电源电动势E=2V，电源内阻r=$\frac{△E}{△I}$=$\frac{2V-1.54V}{0.56A-0A}$Ω≈0.82Ω，电流为0.36A时，电源的输出功率P=EI-I²r=2V×0.36A-（0.36A）²×0.82Ω≈0.61W；
（4）电源输出功率P=UI=IR×I=$\frac{ER}{R+r}$I=$\frac{E}{1+\frac{R}{r}}$I，由此可知，P与I不成正比，P-I图象不是直线而是曲线．
（5）为保护电路，电路中应介入保护电阻，实验电路图如图2所示．
故答案为：（1）e、f；（2）图象如图1所示；（3）0.61；（4）曲线；（5）电路图如图2所示．

点评 本题考查测量电动势和内电阻实验；求电流为0.36A时电源的输出功率是本题的难点，也是本题的易错点．要注意应用图象法解题．