Question

为了测定电源电动势E的大小、内电阻r和定值电阻R的阻值，某同学利用DIS设计了如右上图所示的电路．闭合电键S₁，调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时，用电压传感器1、电压传感器2和电流传感器测得数据，并根据测量数据计算机分别描绘了如右下图所示的M、N两条U-I直线．请回答下列问题：

（1）根据图中的M、N两条直线可知______
A．直线M是根据电压传感器1和电流传感器的数据画得的
B．直线M是根据电压传感器2和电流传感器的数据画得的
C．直线N是根据电压传感器1和电流传感器的数据画得的
D．直线N是根据电压传感器2和电流传感器的数据画得的
（2）图象中两直线交点处电路中的工作状态是______
A．滑动变阻器的滑动头P滑到了最左端     B．电源的输出功率最大
C．定值电阻R上消耗的功率为0.5W       D．电源的效率达到最大值
（3））根据图象可以求得电源内电阻r=______Ω．

Answer 1

【答案】分析：（1）由电路图分析可知，R减小时，电流增大，R的电压增大，电压表₂的读数变大，而路端电压变小，即可电压表1的读数变小，则可判断M、N两条直线分别是哪两个电表测量所得．
（2）图象中两直线交点处表示R的两端电压等于路端电压，即可知R=0，外电阻最小，可分析电源的效率，由公式P=UI求出R上消耗的功率．
（3）由图线N，根据闭合电路欧姆定律分析图线的纵轴截距和斜率的意义，即可求出电源的电动势和内阻．
解答：解：（1）分别分析电路图和图象，找出对应关系．由电路图分析可知，当R减小时，电路中电流I增大，R的两端电压增大，则电压表2的读数变大，而路端电压变小，即可电压表1的读数变小，则可判断直线M是根据电压表2和电流表的数据画得的，直线N是根据电压表1和电流表的数据画得的．故BC正确．
故选BC
（2）A、图象中两直线交点处表示两电压表读数相等，则R的两端电压等于路端电压，即可知R=0，滑动变阻器的滑动头P滑到了最左端．故A正确．
B、由N图线的斜率大小可求出电源的内阻为r==Ω=1Ω，R=Ω=2Ω，r＜R，故电源的输出功率不是最大．故B错误．
C、定值电阻R上消耗的功率为P=UI=0.5×1W=0.5W．故C正确．
D、此时外电路总电阻最小，路端电压最小，电源的效率最小．故D错误．
故选AC
（3）根据闭合电路欧姆定律得，U=E-Ir，得，当I=0时，U=E，即图线N的纵轴截距表示电源的电动势，则读出电源的电动势为E=1.5V，图线N的斜率等于电源的内阻，由上知，r=1Ω．
故答案为：（1）BC； （2）AC； （3）1
点评：本题是伏安法测电阻和伏安法测电源电动势和内阻两个实验二合一，关键从实验原理上来理解，根据电路的动态变化分析两图线与电表测量值的对应关系．