Question

【題目】在一次電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，小明用圖甲進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其中R1=14 Ω，R2=9Ω。當(dāng)只閉合S1時(shí)，電流表讀數(shù)I1=0.2 A，當(dāng)只閉合S2時(shí)，電流表讀數(shù)I2=0.3A，愛(ài)思考的小明發(fā)現(xiàn)分別只閉合S1時(shí)算出的電源電壓U1和只閉合S2時(shí)算出的電源電壓U2不同；于是他問(wèn)老師其中的原因，老師說(shuō)：實(shí)際的電源都有一定的電阻，如你做實(shí)驗(yàn)的干電池，我們需要用它的電壓U和電阻r兩個(gè)物理量來(lái)描述它。實(shí)際計(jì)算過(guò)程中，可以把它看成是由一個(gè)電壓為U、電阻為0的理想電源與一個(gè)電阻值為r的電阻串聯(lián)而成，如圖乙所示。

（1）小明原來(lái)計(jì)算的電源電壓U1和U2分別是多少？

（2）通過(guò)老師解釋后，小明重新正確計(jì)算甲圖中電源電壓U和電源電阻r應(yīng)該是多少？

Answer 1

【答案】（1）2.8V；2.7V（2）3V；1Ω

【解析】

(1)根據(jù)歐姆定律計(jì)算當(dāng)只閉合S1時(shí)，電源電壓U1和只閉合S2時(shí)，電源電壓U2；

(2)本題中應(yīng)用等效法將電源當(dāng)成理想電源與一電阻的串聯(lián)，故閉合S1時(shí)，R1與r串聯(lián)，可由歐姆定律得出方程式；同理閉合S2時(shí)，S2與r串聯(lián)，也可得出一方程式，兩式聯(lián)立即可求得U和r。

(1)由歐姆定律可知，當(dāng)只閉合S1時(shí)，電源電壓

同理，當(dāng)只閉合S1時(shí)，電源電壓

(2)根據(jù)題意可得，當(dāng)開關(guān)S1閉合時(shí)，R1與r串聯(lián)，由歐姆定律得

當(dāng)開關(guān)S2閉合時(shí)，R2與r串聯(lián)，由歐姆定律得

，

因電壓不變，故可得

，

代人數(shù)據(jù)

，

解得： r=1Ω，

將r=1Ω代入，解得U=3V。

答：(1)小明原來(lái)計(jì)算的電源電壓U1=2.8V， U2=2.7V；

（2）小明重新正確計(jì)算甲圖中電源電壓U=3V，電源電阻r=1Ω。