Question

19．現(xiàn)要同時測電阻R₀的阻值、電源的電動勢E及內阻r．給定的器材有：兩個電壓表和電流表，變阻器R₁，電阻箱R₂，待測的定值電阻R₀，兩節(jié)串聯(lián)的電池，開關S及導線若干．

（1）甲組同學設計一個如圖（a）所示的電路能夠同時測電阻R₀、電源的電動勢及內阻．調節(jié)變阻器，理想電壓表V₁、V₂和電流表A分別測得多組U₁、U₂、I的數(shù)據(jù)，并作出U₁-I和U₂-I，圖（b），并根據(jù)圖線得到電源E的電動勢為3V，則內阻為2.0Ω．R₀為4.0Ω．（結果保留兩位有效數(shù)字）
（2）若甲組同學調節(jié)圖（a）中變阻器的電阻為某值時使電壓表V₂讀數(shù)為1.5V后固定不動，然后將電阻R₀更換成一只“1.5V 0.9W”的小燈泡，若已知小燈泡的伏安曲線如圖（c），則小燈泡的實際功率為0.5W．

（3）乙組同學在使用上述儀器的時候發(fā)現(xiàn)電流表已壞，不能夠使用，但是，乙組同學在合理選擇儀器也能夠在同一電路中測出電阻R₀的阻值、電源的電動勢E及內阻r，請在圖（d）方框中畫出乙組同學完成實驗的實驗電路圖．

Answer 1

分析 （1）把電阻R₀看成是電源的等效內阻，那么電壓表V₁就可以看成是測量的電源兩端電壓，所以根據(jù)U₁-I求解內阻，根據(jù)U₂-I的斜率求解R₀．
（2）根據(jù)串并聯(lián)電路的規(guī)律明確R₁的電阻；從而明確R₀處對應的U-I圖線，根據(jù)交點坐標明確電壓和電流，從而求解燈泡的實際功率．
（3）在測定電源的電動勢和內阻實驗中，我們有伏安法，安阻法，伏阻法，沒有了電流表我們可以采用伏阻法，即使用電壓表和電阻箱．

解答 解：（1）把電阻R₀看成是電源的等效內阻，那么電壓表V₁就可以看成是測量的電源兩端電壓，
所以根據(jù)U₁-I得U₁=0時，I=0.5A，由圖可知，電源的電動勢E=3V；
所以R₀+r=$\frac{E}{I}$=$\frac{3}{0.5}$=6.0Ω
根據(jù)U₂-I圖象可知得R₀=$\frac{△U}{△I}$=$\frac{2}{0.5}$=4.0Ω
解得：r=2.0Ω
（2）電路中電流為I=$\frac{1.5}{4}$=$\frac{3}{8}$A；R₁兩端的電壓U=E-Ir-U=3-0.75-1.5=0.75V； 則此時R₁=$\frac{0.75}{\frac{3}{8}}$=2Ω；
則R₀兩端的電壓U′=E-（R₁+r）I=3-（2+2）I=3-4I；燈泡U-I圖象中作出等效輸出電壓的圖象如圖所示；

根據(jù)圖象得交點是U=1V，I=0.5A；說明燈泡的工作電壓為1V，電流為0.5A；
所以燈泡的實際功率P=UI=1×0.5=0.5W
（3）由于沒有電流表因此我們可以采用伏阻法，即使用電壓表和電阻箱進行實驗，實驗原理圖可采用以下兩圖；
設計如圖：

故答案為：（1）2.0，4.0
（2）0.5W
（3）如圖所示；

點評 本題考查了學生對歐姆定律和串聯(lián)特點的掌握和運用，本題關鍵：一是分析電路圖，確認電路組成、連接方式、三電表的測量對象，二是能從圖象上得到相關信息；對于第二問要注意所作的U-I圖象不是電源的輸出特性曲線，而是R₀處的圖象，故應先求出R1的電阻值；再將其作為等效內阻進行處理．