Question

受“描繪小電珠的伏安特性曲線”的啟發，某實驗小組決定用“描繪電解槽的伏安特性曲線”的方法探究電解質溶液的導電規律，除了提供電解池、導線和開關外．還有以下一些器材：
A．蓄電池E（電動勢為12.0V．內阻不計）
B．電壓表V（量程為0～15V，內阻約為2kΩ）
C．電-流表A（量程為0～1.0A；0～3.0A內阻約為lΩ）
D．滑動變阻器R（最大阻值l0Ω，額定電流2A）
（1）①為完成本實驗，請用筆畫線當導線，將下列實物圖連成完整的電路，要求實驗誤差盡可能的小．（圖中有幾根導線已經接好）
②如果電路中的所有儀器都完好，閉合開關后無論如何調節滑動變阻器，發現小燈泡亮度發生變化．但電壓表、電流表的示數均不能為零．試判斷可能是哪根導線發生了斷路？請用“×”在相應的導線上標出．
（2）下表（一）中的數據是該小組在實驗中測得的，表二中數據是該小組將電源換為交流電源，并將電壓、電流表換為交流電表時所測的數據．請根據表格中的數據在方格紙上分別作出電解質溶液通入直流、交流時的伏安特性曲線．
表一：

電壓/V	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
電流/A	0.00	0.00	0.03	0.08	0.16	0.28	0.38	0.63	0.77	0.90

表二：

電壓/V	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
電流/A	0.00	0.10	0.30	0.55	0.63	0.75	0.93	1.04	1.20	1.30

（3）電解質溶液通入直流時歐姆定律______（填“適用”或“不適用”）．通入交流時歐姆定律______（填“適用”或“不適用”）
（4）硫酸鈉溶液通入交流時，產物為氫氣和氧氣，氫氣的燃燒值為△H，電子的電量為e，阿伏伽德羅常數為N_A，請推導出，當電解質溶液通入直流時，圖線與橫軸的交點的表達式______

Answer 1

【答案】分析：（1）描繪伏安特性曲線，電壓和電流從零開始測起，滑動變阻器采用分壓式接法，為了減小誤差，電流表采用限流式接法．如果閉合開關后無論如何調節滑動變阻器，發現小燈泡亮度發生變化．但電壓表、電流表的示數均不能為零，知滑動變阻器不是分壓式接法，變成限流式接法．
（2）根據表格中的數據作出伏安特性曲線．
（3）通過作出的圖線判斷歐姆定律適用于交流電還是直流電．
（4）根據能量守恒定律求出線與橫軸的交點的表達式．
解答：解：（1）因為電壓和電流需從零開始測起，則滑動變阻器采用分壓式接法，電流表采用外接法．
因為閉合開關后無論如何調節滑動變阻器，發現小燈泡亮度發生變化．但電壓表、電流表的示數均不能為零，知滑動變阻器不是分壓式接法，變成限流式接法，斷路部分如圖所示．
（2）伏安特性圖線如圖所示．
（3）從圖線知，電解質溶液通入直流時，歐姆定律不適用，通入交流電時，歐姆定律適用．
（4）1kg氫氣燃燒產生的能量為△H，可知一個氫原子燃燒產生的熱量為．
根據能量守恒定律有：eU=，解得U=．
則橫軸截距U=．
故答案為：（1）（2）如圖所示．

（3）不適用、適用
（4）U=．
點評：解決本題的關鍵知道滑動變阻器分壓式和限流式接法的區別，以及知道電流表內外接的區別．以及知道歐姆定律在什么情況下適用．