Question

電源的輸出功率P跟外電路的電阻R有關．如圖所示，是研究它們關系的實驗電路．為了便于進行實驗和保護蓄電池，給蓄電池串聯了一個定值電阻R₀，把它們一起看作新電源（圖中虛線框內部分）．新電源的內電阻就是蓄電池的內電阻和定值電阻R₀之和，用r表示，電源的電動勢用E表示．
①寫出新電源的輸出功率P跟E、r、R的關系式：

 

．（安培表、伏特表看作理想電表）．
②在實物圖中按電路圖畫出連線，組成實驗電路

 

．
③表中給出了6組實驗數據，根據這些數據，在方格紙中畫出P-R關系圖線．根據圖線可知，新電源輸出功率的最大值約是

 

W，當時對應的外電阻約是

 

Ω．
④由表中所給出的數據，還可以求哪些物理量

 

U（V）	3.5	3.0	2.5	2.0	1.5	1.0
I（A）	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6	0.7

Answer 1

分析：（1）根據閉合電路歐姆定律求出電路中的電流，然后根據電功率公式P=I²R，可以求出輸出功率大小；
（2）滑動變阻器采用限流接法，電流表采用外接法，由此可正確連接實物圖；
（3）根據所畫圖象，可知最大輸出功率以及此時所對應的電阻；
（4）實驗電路與測電源電動勢和內阻基本相同，將R₀已知，將其等效為電源的內阻，可以求出電源的電動勢和內阻大小．

解答：解：（1）電源的輸出功率：P=I²R，I=

E

R+r

，所以：P=

E2R

(R+r)2

；
故答案為：P=

E2R

(R+r)2

．
（2）滑動變阻器采用限流接法，電流表采用外接法，由此可正確連接實物圖如下所示：

（3）新電源的輸出功率與電阻R的關系計算結果如下表，描點作圖如右圖所示．由圖可知，新電源的輸出功率最大值比1.0W稍大，約在1.0-1.02W之間，對應的電阻約R=5Ω

P/W	0.70	0.90	1.0	1.0	0.90	0.7
R/Ω	17.5	10.0	6.25	4.00	2.50	1.43

故答案為：③（1.0-1.1）W；R=5Ω；
（4）實驗電路與測電源電動勢和內阻基本相同，定值電阻R₀為已知，因此由實驗數據還可以計算電源電動勢E和內阻r．
故答案為：求出電動勢和內阻．

點評：該實驗由測電源電動勢和內阻的實驗電路改為研究電源的輸出功率與外電阻R的關系，實驗又可以測定電源電動勢和內阻，一舉兩得．實驗考查考生計算、處理表格數據、描點作圖以及開放思路等知識和能力