Question

受“描繪小電珠的伏安特性曲線”的啟發(fā)，某實(shí)驗(yàn)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(zhì)溶液的導(dǎo)電規(guī)律，除了提供電解池、導(dǎo)線和開關(guān)外．還有以下一些器材：
A．蓄電池E（電動(dòng)勢(shì)為12.0V．內(nèi)阻不計(jì)）
B．電壓表V（量程為0～15V，內(nèi)阻約為2kΩ）
C．電-流表A（量程為0～1.0A；0～3.0A內(nèi)阻約為lΩ）
D．滑動(dòng)變阻器R（最大阻值l0Ω，額定電流2A）
（1）①為完成本實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)用筆畫線當(dāng)導(dǎo)線，將下列實(shí)物圖連成完整的電路，要求實(shí)驗(yàn)誤差盡可能的小．（圖中有幾根導(dǎo)線已經(jīng)接好）
②如果電路中的所有儀器都完好，閉合開關(guān)后無論如何調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，發(fā)現(xiàn)小燈泡亮度發(fā)生變化．但電壓表、電流表的示數(shù)均不能為零．試判斷可能是哪根導(dǎo)線發(fā)生了斷路？請(qǐng)用“×”在相應(yīng)的導(dǎo)線上標(biāo)出．
（2）下表（一）中的數(shù)據(jù)是該小組在實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的，表二中數(shù)據(jù)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(shí)所測(cè)的數(shù)據(jù)．請(qǐng)根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)在方格紙上分別作出電解質(zhì)溶液通入直流、交流時(shí)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(zhì)溶液通入直流時(shí)歐姆定律

 

（填“適用”或“不適用”）．通入交流時(shí)歐姆定律

 

（填“適用”或“不適用”）
（4）硫酸鈉溶液通入交流時(shí)，產(chǎn)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(shù)為N_A，請(qǐng)推導(dǎo)出，當(dāng)電解質(zhì)溶液通入直流時(shí)，圖線與橫軸的交點(diǎn)的表達(dá)式

 

Answer 1

分析：（1）描繪伏安特性曲線，電壓和電流從零開始測(cè)起，滑動(dòng)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(guān)后無論如何調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，發(fā)現(xiàn)小燈泡亮度發(fā)生變化．但電壓表、電流表的示數(shù)均不能為零，知滑動(dòng)變阻器不是分壓式接法，變成限流式接法．
（2）根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)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(jù)能量守恒定律求出線與橫軸的交點(diǎn)的表達(dá)式．

解答：解：（1）因?yàn)殡妷汉碗娏餍鑿牧汩_始測(cè)起，則滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法，電流表采用外接法．
因?yàn)殚]合開關(guān)后無論如何調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，發(fā)現(xiàn)小燈泡亮度發(fā)生變化．但電壓表、電流表的示數(shù)均不能為零，知滑動(dòng)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(zhì)溶液通入直流時(shí)，歐姆定律不適用，通入交流電時(shí)，歐姆定律適用．
（4）1kg氫氣燃燒產(chǎn)生的能量為△H，可知一個(gè)氫原子燃燒產(chǎn)生的熱量為

△H

2NA

．
根據(jù)能量守恒定律有：eU=

△H

2NA

，解得U=

△H

2eNA

．
則橫軸截距U=

△H

2eNA

．
故答案為：（1）（2）如圖所示．

（3）不適用、適用
（4）U=

△H

2eNA

．

點(diǎn)評(píng)：解決本題的關(guān)鍵知道滑動(dòng)變阻器分壓式和限流式接法的區(qū)別，以及知道電流表內(nèi)外接的區(qū)別．以及知道歐姆定律在什么情況下適用．