题目

题型：不详难度：来源：

某研究小组在做完测量电池组的电动势E和内阻r与描绘小灯泡的伏安特性曲线后，想用下列器材组装成一个电路，既能测量出电池组的电动势E和内阻r，又能同时描绘小灯泡的伏安特性曲线．
A．电压表V₁（量程6V、内阻很大）
B．电压表V₂（量程3V、内阻很大）
C．电流表A（量程3A、内阻很小）
D．滑动变阻器R（最大阻值10Ω、额定电流4A）
E．小灯泡（2A、5W）
F．电池组（电动势E、内阻r）
G．开关一只，导线若干
实验时，调节滑动变阻器的阻值，多次测量后发现：若电压表V₁的示数增大，则电压表V₂的示数减小．
（1）请将设计的实验电路图在下方的虚线方框中补充完整．
（2）每一次操作后，同时记录电流表A、电压表V₁和电压表V₂的示数，组成两个坐标点（I，U₁）、（I，U₂），标到U-I坐标中，经过多次测量，最后描绘出两条图线，如下图所示，则电池组的电动势E=______V、内阻r=______Ω．（结果保留两位有效数字）
（3）在U-I坐标中两条图线在P点相交，此时滑动变阻器连入电路的阻值应为______Ω，电池组的效率为______（结果保留两位有效数字）．

答案

（1）伏安法测电源电动势与内阻实验中，电压表测路端电压，电压表示数随滑动变阻器接入电路阻值的增大而增大；描绘小灯泡伏安特性曲线实验中，电流表测流过灯泡的电流，灯泡两端电压随滑动变阻器接入电路电阻的增大而减小；调节滑动变阻器时，电压表V₁的示数增大，则电压表V₂的示数减小，则测路端电压，V₂测灯泡两端电压，电路图如图所示．
（2）电源的U-I图象是一条倾斜的直线，由图象可知，电源电动势E=4.5V，电源内阻
r=

△U

△I

=

4.5V-2.5V

2.0A

=1.0Ω．
（3）由图乙所示图象可知，两图象的交点坐标，即灯泡电压U_L=2.5V，此时电路电流I=2.0A，
电源电动势E=Ir+U_L+IR_滑，即4.5V=2.0A×1Ω+2.5V+2.0A×R_滑，则R_滑=0Ω；
电池组的效率η=

P出

P总

=

UI

EI

=

UL

E

=

2.5

4.5

≈56%．
故答案为：（1）电路图如图所示；（2）4.5；1.0；（3）0；56%．