2.有一特殊电池,它的电动势约为9 V,内阻约为40 Ω,已知该电池允许输出的最大电流为50 mA.为了测定这个电池的电动势和内阻,某同学利用如图7-5所示电路进行实验,图中电流表的内阻RA=5 Ω,R为电阻箱,阻值范围0~999.9 Ω,R0为定值电阻,对电源起保护作用.

图7-5

 

(1)本实验中的R0应选( )

A.10 Ω                                 B.50 Ω 

C.150 Ω                                D.500 Ω

(2)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,读取电流表的示数,记录多组数据,作出了如图7-6所示的图线,则根据图线可求得该电池的电动势为E=________V,内阻r=________Ω.

图7-6

[解析] 当滑动变阻器接入电路的阻值为零时,电路中的电流不能超过50 mA,即电路中电阻的最小值为180 Ω,除去电源内阻约为40 Ω和图中电流表的内阻RA=5 Ω,C选项最为合适.

(2)原理:U外=E-Ir推出I(R0+R)=E-I(r+RA)

变形得:=+

由图得:=斜率=得E=10 V,由纵轴的截距得5=推出r=45 Ω.

[答案] (1)C (2)10 45

巧用等效电源,妙解最大功率

 在如图7-7所示的电路中,电源的电动势E=5 V,内阻r=10 Ω,固定电阻R=90 Ω,R0是可变电阻,在R0由零增加到400 Ω的过程中,求:

(1)可变电阻R0上消耗热功率最大的条件和最大热功率.

(2)电源的内阻r和固定电阻R上消耗的最小热功率之和.

图7-7

 

[技法攻略] (1)将电源内阻等效为R+r,当R0=R+r时,R0上消耗功率最大,此时R0=100 Ω.

最大热功率Pmax=I2R0=·R0

解得:Pmax= W.

(2)r与R上消耗的热功率之和P2=I2(R+r).当R0最大时,P2最小.即当R0=400 Ω时,P2取得最小值,P2min=×100 W=0.01 W.

[答案] (1)条件:R0=R+r=100 Ω

最大热功率为 W

(2)最小热功率之和为0.01 W

 (多选)如图7-8所示,R1为定值电阻,R2为可变电阻,E为电源电动势,r为电源内电阻,以下说法中正确的是( )

A.当R2=R1+r时,R2上获得最大功率

B.当R2=R1+r时,R1上获得最大功率

C.当R2=0时,R1上获得最大功率

D.当R2=0时,电源的输出功率最大

图7-8

 

[技法攻略] 在讨论R2的电功率时,可将R1视为电源内阻的一部分,即将原电路等效为外电阻R2与电动势E、内阻为(R1+r)的电源(等效电源)连成的闭合电路如图所示,R2的电功率是等效电源的输出功率,显然当R2=R1+r时,R2获得的电功率最大,选项A正确.

在讨论R1的电功率时,由I=及P1=I2R1可知R2=0时,R1获得的电功率最大,故选项B错误,选项C正确.在讨论电源的输出功率时,(R1+R2)为外电阻,内电阻r恒定,由于题目没有给出R1和r的具体数值,所以当R2=0时,电源输出功率并不一定最大,故选项D错误.

[答案] AC

1.(2014·长沙一中检测)如图7-2所示,电源电压恒定,当滑动变阻器触头自左向右滑行时,灯泡L1、L2的亮度变化情况是( )

A.L1变亮,L2变暗

B.L1变暗,L2变亮

C.L1、L2均变暗

D.L1、L2均变亮

图7-2

 

[解析] 当滑片移到最左端时,L1完全不亮,电路中电阻最大,电流最小,L2最暗,当滑行移到最右端时电路中电阻最小,L1、L2都达到最亮,故D正确.

[答案] D


外推法在测定性实验中的应用

有些物理量可以在局部观察或测量,但是它的极端情况,不易直接观测,如果把这局部观察测量得到的规律外推到极端,就可以达到目的了.

例如在测电源电动势和内电阻的实验中,我们无法直接测量I=0(断路)时的路端电压(电动势)和短路(U=0)时的电流强度,但可以通过一系列U、I对应值描点画出U-I图线并向两方延伸,与U轴交点为电动势,与I轴交点为短路电流.

 (2014·武汉一中质检)用电流表和电压表测电源的电动势和内阻,提供的器材如图7-3所示.

图7-3

(1)用实线代表导线把图中实物连线成测量电路.(两节干电池串联作为电源,图中有部分线路已连接好)

(2)图7-4中的6个点表示实验中测得的6组电流I、电压U的值,按照这些实验值作出U-I图线,由此图线求得电源电动势E=________,内阻r=________.

图7-4

[解析] (1)测量电路如图所示,开关控制总电路,注意电流表的接法和电表量程的选择.

(2)按照实验值作出的U-I图线如图所示;由U-I图线与U轴的交点知E=2.95 V(2.93 V~2.97 V均可),利用E=I(R+r)=U+Ir,代入图中对应数据,可得r=0.70 Ω(0.67 Ω~0.73 Ω均可)

[答案] 见解析

[即学即用]

 0  117625  117633  117639  117643  117649  117651  117655  117661  117663  117669  117675  117679  117681  117685  117691  117693  117699  117703  117705  117709  117711  117715  117717  117719  117720  117721  117723  117724  117725  117727  117729  117733  117735  117739  117741  117745  117751  117753  117759  117763  117765  117769  117775  117781  117783  117789  117793  117795  117801  117805  117811  117819  447090 

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