Question

2．利用如圖甲所示的電路研究某蓄電池的輸出功率，其中V₁、V₂為理想電壓表，其中定值電阻R₀的阻值為5.0Ω．

（1）按照?qǐng)D甲所示的電路用筆劃線代替導(dǎo)線連接實(shí)物圖．
（2）求當(dāng)R₀兩端的電壓為1.0V時(shí)流過蓄電池的電流強(qiáng)度為I=0.2A．
（3）閉合電鍵后，通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的觸頭，把讀出的電壓表V₁和V₂的數(shù)據(jù)描繪在圖丙的坐標(biāo)系中，則蓄電池的內(nèi)阻不變（填“變化”或“不變”），外電路短路時(shí)的電流為2.4A，蓄電池輸出功率的最大值為0.65W．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)電源的正負(fù)，結(jié)合電表的量程，及正負(fù)極性，即可連接實(shí)物圖；
（2）根據(jù)歐姆定律I=$\frac{U}{R}$，即確定蓄電池的電流；
（3）依據(jù)閉合電路歐姆定律，結(jié)合圖象的斜率含義，即可求解．

解答 解：（1）依據(jù)電路圖，注意電源與電表的正負(fù)極，及滑動(dòng)變阻器的限流式，即可連接實(shí)物圖；
如下圖所示：
；
（2）V₂測量的是R₀兩端的電壓，流過R0的電流也就是流過電源的電流，因此I=$\frac{{U}_{2}}{{R}_{0}}$=$\frac{1.0}{5}$=0.2A
（3）根據(jù)閉合回路歐姆定律：E=U₁+$\frac{{U}_{2}}{{R}_{0}}$r
變形后為：U₁=E-$\frac{{U}_{2}}{{R}_{0}}$r
由此看U₁-U₂的斜率表示-$\frac{r}{{R}_{0}}$
而圖象的是一條直線，即斜率是定值，說明電源的內(nèi)阻不變，
由圖象可以讀出電源電動(dòng)勢為E=1.5V
斜率為：k=$\frac{1.5-1.125}{3}$=0.125
故有：0.125=$\frac{r}{{R}_{0}}$，
解得：r=0.625Ω
短路時(shí)的短路電流為I=$\frac{E}{r}$=$\frac{1.5}{0.625}$=2.4A
當(dāng)外電阻等于電源的內(nèi)阻時(shí)，電源的輸出功率最大：P_m=$\frac{{E}^{2}}{2r}$=0.65W
故答案為：（1）如上圖所示；（2）0.2；（3）不變，2.4，0.65．

點(diǎn)評(píng) 考查由電路圖連接實(shí)物圖的方法，注意量程與正負(fù)極，掌握閉合電路歐姆定律的應(yīng)用，理解圖象的斜率應(yīng)用，注意圖象與橫坐標(biāo)的交點(diǎn)是否是短路電流，要看縱坐標(biāo)電壓是否從零開始的．