Question

18．手机、电脑等电器已经普及到人们的日常生活中，这些电器都要用到蓄电池．某同学利用下列器材测定一节蓄电池的电动势和内电阻．蓄电池的电动势约为3V．
A．量程是0.6A，内阻约为0.5Ω的电流表；
B．量程是3V，内阻是6kΩ的电压表；
C．量程是15V，内阻是30kΩ的电压表；
D．阻值为0～1kΩ，额定电流为0.5A的滑动变阻器；
E．阻值为0～10Ω，额定电流为2A的滑动变阻器；
F．定值电阻4Ω，额定功率4W；
G．电键S一个，导线若干．
（1）为了减小实验误差，电压表应选择B（填器材代号），电路图中的导线应连接到①（填“①“或“②“），改变滑动变阻器阻值的时候，为了使电压表和电流表的读数变化比较明显，滑动变阻器应选择E（填器材代号）．
（2）用（1）问中的实验电路进行测量，读出电压表和电流表的读数，画出对应的U-I图线如图2中（a）所示，由图线（a）可得改蓄电池的电动势E=3.2V，内电阻=1.3Ω．（结果保留两位有效数字）
（3）硅光电池是一种新型太阳能电场，具有低碳环保的优点，如图3所示，图线a是该电池在某光照强度下路端电压U和电流I的关系图象（电池内阻不是常数），图线b是某电阻R的U-I图象．当它们组成闭合电路时，硅光电池的电动势为3.0V，内电阻为5.0Ω．（结果保留两位有效数字）

Answer 1

分析 （1）根据电池内阻很小，与电流表内阻相差不大，进行选择．为方便实验操作应选最大阻值较小的滑动变阻器．
（2）由表示电源的伏安特性曲线分析，明确图象与纵坐标的交点为电源的电动势；图象的斜率表示内阻；
（3）由电阻的伏安特性曲线可得出电阻的阻值，再由闭合电路欧姆定律可求得电源的内阻．

解答 解：（1）蓄电池的电动势约为3V，为了减小实验误差，电压表应选择B．
蓄电池内阻较小，为了避免电流表分压带来较大的误差所以采用电流表的内接法，即选择①．
改变滑动变阻器阻值时，为了使电压表和电流表的读数变化比较明显，滑动变阻器应选择E．
（2）与图2所示电源U-I图象可知，图象与纵轴交点坐标值是3.2，则电源电动势：E=3.2V，
电源内阻r=$\frac{△U}{△I}$-R=$\frac{3.2}{0.6}$-4≈1.33Ω．
（3）由闭合电路的欧姆定律得：U=E-Ir，当I=0时，E=U，由a与纵轴的交点读出电源的电动势为：E=3.0V．
根据两图线交点处的状态可知，电阻的电压为U=2V，电流为 I=0.2A，则硅光电池的内阻为：r=$\frac{{U}_{内}}{I}$=$\frac{E-U}{I}$=$\frac{3.0-2.0}{0.2}$=5Ω；
故答案为：（1）B；①；E；（2）3.2；1.3；（3）3.0；5.0．

点评 本题考查了实验器材的选取、求电源电动势与内阻等问题，要掌握实验器材的选取原则，要会由电源的U-I图象求电源电动势与内阻．