Question

10．（1）某兴趣小组探究不同方法测定干电池的电动势和内阻，他们提供的实验方案中有如下四种器材组合，为使实验结果尽可能准确，最不可取的一组器材是D
A．一个安培表、一个伏特表和一个滑动变阻器
B．一个伏特表和多个定值电阻
C．一个安培表和一个电阻箱
D．两个安培表和一个滑动变阻器
（2）某同学利用DIS，定值电阻R₀，电阻箱R₁等实验器材测量电池a的电动势和内阻，实验装置如图甲所示，实验时多次改变电阻箱的阻值，记录外电路的总电阻阻值R，用电压传感器测得端电压U，并在计算机上显示出如图乙所示的$\frac{1}{U}-\frac{1}{R}$关系图线a，重复上述实验方法测量电池b的电动势和内阻，得到图乙中的图线b

①由图线a可知电池a的电动势E_a=2.0V，内阻r_a=0.50Ω（结果均保留两位有效数字）．
②若用同一个电阻R先后与电池a及电池b连接，则两电池的输出功率P_a小于P_b．

Answer 1

分析 （1）明确实验原理，知道测量电动势和内阻的三种基本方法；
（2）本题根据图象的性质得出电动势及内电阻的表达式，从而由图象得出电动势和内电阻； 由输出功率的表达式可得出两电池的输出功率大小关系．

解答 解：（1）通过改变电路的阻值从而获得多组数据，根据U-I图象与坐标轴的交点求解电动势和内阻．
A．安培表测电流，伏特表测路端电压，滑动变阻改变电路的阻值从而获得多组数据，故A可取；
B．伏特表测路端电压，电流可由路端电压和定值电阻求得，通过改变接入定值电阻的个数改变电路的电阻，故B可取；
C．安培表测电流，再由电流和定值电阻可得路端电压，通过改变接入定值电阻的个数改变电路的电阻，故C可取；
D．两个安培表和一个滑动变阻器，不管怎么组合，不能测出路端电压，故不能测出电动势和内阻，故D最不可取．
本题选最不可取的一组器材，
故选：D．
（2）根据E=U+$\frac{U}{R}$r，得：$\frac{1}{U}$=$\frac{1}{E}$+$\frac{r}{E}$•$\frac{1}{R}$，
图象a，截距b=0.5=$\frac{1}{E}$，斜率K=0.25=$\frac{r}{E}$，
故电动势：E=2.0V，内电阻：r=0.50Ω；
②在伏安特性曲线中，图象的截距为电源电动势的倒数，从图象可知a的截距大于b的截距，故E_a＜E_b．图象的斜率表示$\frac{r}{E}$，而a的斜率大于b的斜率，而r=kE，由图中标度，可近似得出，b的截距约为0.2；则电动势约为5V；斜率约为$\frac{2}{15}$；则内阻约为$\frac{2}{3}$；故E_a＜E_b，r_a＜r_b，近似作出伏安特性曲线，电阻的曲线与两电源的交点为电阻的工作点；则由图可知，图中交点的电压与电流的乘积为电源的输出功率；则电源的输出功率P_a＜P_b；
故答案为：（1）D；（2）①2.0，0.50；②小于

点评 本题考查了闭合电路欧姆定律的数据处理的方法，应用了图象法及电源的输入功率的表达式，要注意掌握图象的正确应用，能根据图象进行分析是解题的关键．