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高中 | 闭合电路的欧姆定律基本问题题目答案及解析如下,仅供参考!
选修3-1
第二章 恒定电流
2.7 闭合电路的欧姆定律
闭合电路的欧姆定律基本问题
某实验小组得到了$A$、$B$两个电池,想探究两电池的电动势和内阻大小。利用如图甲所示电路测量了$A$电池的路端电压和电流,通过改变滑动变阻器的滑动触头,得到了多组实验数据,利用得到的实验数据描绘出了如图乙所示的$U﹣I$图像,所有电表均为理想电表(计算结果均保留两位有效数字)。
结合乙图像,该实验小组测得电池$A$的电动势为$E_{A}=$ $\;\rm V$,电池$A$的内阻为$r_{A}=$ $\;\rm \Omega$。
根据闭合电路欧姆定律可知:$E=U+Ir$,解得:$U=-Ir+E$
由乙图的纵截距可知,电池$A$的电动势为:$E_{A}=1.5\;\rm V$
横截距可知短路电流为$0.48\;\rm A$,内阻:$r_{A} = \dfrac{E_{A}}{I_{1}}$
电池$A$的内阻为:$r_{A}=3.125\;\rm \Omega≈3.1\;\rm \Omega$
已知两电池的电动势$E_{A}:E_{B}=3:4$,保持图甲电路中其他条件不变,将电池$A$与电池$B$分别接入电路,外电路的电压表均显示$1.0\;\rm V$,则电池$B$的电动势$E_{B}=$ $\;\rm V$,内阻$r_{B}=$ $\;\rm \Omega$。
两电池的电动势$E_{A}:E_{B}=3:4$,结合电池$A$的电动势为$1.5\;\rm V$,则电池$B$的电动势为:$E_{B}=2.0\;\rm V$
外电路此时的电压为$1.0\;\rm V$,根据图像可知电流为$0.16\;\rm A$,两电池的$U-I$图像与电阻的$U-I$图像相交于($0.16\;\rm A$,$1.0\;\rm V)$,画出电池$E_{B}$的$U-I$图像如下图$1$所示
根据图像可知电池$B$的短路电流为$0.32\;\rm A$,电池$B$的内阻为:$r_{B} = \dfrac{E_{B}}{I_{2}}$,代入数据可得:$rr_{B}=6.25\;\rm \Omega≈6.3\;\rm \Omega$
若将滑动变阻器调小到另一相同阻值,两电池分别接入时,电池$A$的外电路功率为$P_{1}$,电池$B$的外电路功率为$P_{2}$,则$P_{1}$ $P_{2}$。(填“$\gt $”、“$\lt $”或“$=$”)
当外电路所接电阻变小时,作出变小电阻的$U﹣I$图像如图$2$所示,由图可知,两电池分别在外电路接同一变小的电阻时,电池$A$的$U-I$图像与电阻图像交点的路端电压和电流均比电池$B$的$U-I$图像与电阻图像交点的路端电压和电流大,故两外电路功率$P_{1}\gt P_{2}$
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