Question

11．某实验小组利用铜片、锌片和家乡盛产的柑橘制作了果汁电池，他们测量这种电池的电动势E和内阻r，并探究电极间距对E和r的影响，实验器材如图所示测量E和r的实验方案为：调节滑动变阻器，改变电源两端的电压U和流过电源的电流I，依据公式U=E-Ir，利用测量数据作出U-I图象，得出E和r．
（1）将电压表视为理想表，要求避免电流表分压作用对测量结果的影响，请在图中用笔画线代替导线连接电路．
（2）实验中依次减小铜片与锌片的间距，分别得到相应果汁电池的U-I图象如图中（a）（b）（c）（d）所示，由此可知：在该实验中，随电极间距的减小，电源电动势不变（填“增大”、“减小”或“不变”），电源内阻增大（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（3）对图线（c），当外电路总电阻为2500Ω时，该电源的输出功率P=0.268mW．

Answer 1

分析 （1）将电压表视为理想表，要避免电流表分压作用对测量结果，相对于电源来说，电流表应采用外接法，据此连接实物电路图；
（2）测量电源电动势和内阻时，U-I图象的斜率表示内阻，即r=$\frac{△U}{△I}$，图象纵轴截距为电动势；
（3）电源的输出功率一般用P=I²R计算，其中I为干路电流，R为外阻．

解答 解：（1）将电压表视为理想表，要避免电流表分压作用对测量结果，相对于电源来说，电流表应采用外接法，据此连接实物电路图，电路图如图所示．
（2）图线与纵轴的交点的纵坐标即为电动势，由图象可知，图象与纵轴的交点纵坐标不变，所以电动势不变，
图线斜率的绝对值即为内阻，由图象可知，（a）（b）（c）（d）图象斜率的绝对值变大，电源内阻变大．由此可知：随电极间距的减小电源内阻增大．
（3）由图示图象可知，图象与纵轴交点坐标值为0.975，电源电动势E=0.975 V；（c）对应图线斜率绝对值约为478（从线上选取两点即可求斜率），电源的输出功率为：
P=（$\frac{E}{R+r}$）²R=（$\frac{0.975}{2500+478}$）²×2500 W=2.68×10^-4 W=0.268mW．
故答案为：（1）如图所示；（2）不变，增大；（3）0.268．

点评 本题考查了实验原理、做实验电路图、实验数据分析，知道实验原理、根据题意确定电流表的接法是正确作出实验电路图的关键；对于图象问题，要做到三看：看物理量、看单位、看初坐标，然后再看斜率，看变化．