Question

8．利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻．要求尽量减小实验误差．
（1）应该选择的实验电路是图a中的甲（填“甲”或“乙”）．
（2）现有电流表（0～0.6A）、开关和导线若干，以及以下器材：
A．电压表（0～3V）
B．电压表（0～15V）
C．滑动变阻器（0～50Ω）
D．滑动变阻器（0～500Ω）
实验中电压表应选用A；滑动变阻器应选用C（选填相应器材前的字母）．

（3）某位同学记录的6组数据如表所示，其中5组数据的对应点已经标在图b的坐标纸上，请标出余下一组数据的对应点，并画出U-I图线（在答题纸上描点、作图）．

组别	1	2	3	4	5	6
I/A	0.12	0.20	0.31	0.32	0.49	0.57
U/V	1.37	1.32	1.24	1.18	1.11	1.05

（4）根据图线可得出干电池的电动势E=1.46V，内电阻r=0.70Ω（结果保留到小数点后两位）．
（5）现有一个电动势为2.0V，内电阻为0.8Ω的蓄电池．若将该蓄电池与另一滑动变阻器（0～20Ω）串联组成闭合电路，当滑动变阻器接入电路的阻值为某一合适的值时，电源的输出功率最大，则电源的最大输出功率是P_m=1.25W．

Answer 1

分析 （1）分析图示电路结构，然后答题；
（2）根据电源电动势选择电压表，为方便实验操作应选最大阻值较小的滑动变阻器；
（3）应用描点法作出图象；
（4）根据电源的U-I图象求出电源电动势与内阻；
（5）根据电源的输出功率最大值的结论即可求出电源的最大输出功率．

解答 解：（1）干电池内阻较小，为减小实验误差，应选择相对电源来说的外接法；故应选题甲所示电路图；
（2）一节干电池电动势约为1.5V，则电压表应选A，为方便实验操作，滑动变阻器应选C；
（3）根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，然后作出电源的U-I图象如图所示；
（4）由图示电源U-I图象可知，图象与纵轴交点坐标值是1.5，则电源电动势E=1.46V，
电源内阻：r=$\frac{1.46-1.0}{0.63}$=0.73Ω．
（5）当内外电阻相等时，电源的输出功率最大，则最大输出功率P_m=$\frac{{E}^{2}}{4r}$=$\frac{4}{4×0.8}$W=1.25W．
故答案为：（1）甲；（2）A，C；（3）如图；（4）1.46，0.73；（5）1.25．

点评 本题考查了实验电路选择、实验器材选择、作图象、求电源电动势与内阻等问题，要知道实验原理，要掌握应用图象法处理实验数据的方法；电源的U-I图象与纵轴交点坐标值是电源电动势图象斜率的绝对值是电源内阻．