Question

20．在實驗室測量兩個直流電源的電動勢和內(nèi)電阻，電源甲的電動勢大約為4.5V，內(nèi)阻大約為1.5Ω；電源乙的電動勢大約為1.5V，內(nèi)阻大約為1Ω．由于實驗室條件有限，除了導(dǎo)線、開關(guān)外，實驗室還能提供如下器材：
A．量程為3V的電壓表V
B．量程為0.6A的電流表A₁
C．量程為3A的電流表A₂
D．阻值為4.0Ω的定值電阻R₁
E．阻值為100Ω的定值電阻R₂
F．最大阻值為10Ω的滑動變阻器R₃
G．最大阻值為100Ω的滑動變阻器R₄
（1）選擇電壓表、電流表、定值電阻、滑動變阻器等器材，采用圖甲所示電路測量電源甲的電動勢和內(nèi)電阻．
在數(shù)據(jù)處理過程中，分別以電流表的示數(shù)I和電壓表的示數(shù)U為橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，經(jīng)過計算機擬合得到如圖乙所示U-I圖象，U和I的單位分別為V和A，擬合公式為U=-5.6I+4.4．根據(jù)上述實驗結(jié)果，請你判斷，在實驗中定值電阻選擇的是D（填D或E）；電流表選擇的是B（填B或者C）；滑動變阻器選擇的是F（填F或者G）．
（2）為了簡便快捷地測量電源乙的電動勢和內(nèi)電阻，選擇電壓表、定值電阻等器材，采用圖丙所示電路．
①定值電阻應(yīng)該選擇D（填D或者E）．
②實驗中，首先將K₁閉合，K₂斷開，電壓表示數(shù)為1.48V．然后將K₁、K₂均閉合，電壓表示數(shù)為1.23V．則電源乙電動勢E=1.48V；內(nèi)阻r=0.81Ω（該空結(jié)果保留兩個有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)安全性原則、準(zhǔn)確性原則、與方便操作性原則選擇實驗器材；
（2）用圖乙所示電路測電動勢與內(nèi)阻，為減小實驗誤差，定值電阻阻值應(yīng)小一點；根據(jù)實驗步驟及歐姆定律求出電動勢與內(nèi)阻．

解答 解：（1）測電動勢是1.5V，內(nèi)阻為1Ω的電源電動勢與內(nèi)阻實驗時，短路電流為1.5A，如果用量程為3A電流表，則讀數(shù)誤差太大，因此電流表應(yīng)選B；
電流表選B，測電動勢為4.5V電源電動勢與內(nèi)阻實驗時，電路最小電阻為R=$\frac{E}{I}$=$\frac{4.5}{0.6}$=7.5Ω，考慮電源內(nèi)阻、滑動變阻器電阻，因此定值電阻應(yīng)選D；
為方便實驗操作，滑動變阻器應(yīng)選F．
（2）①用圖3所示電路測電動勢與內(nèi)阻，定值電阻適當(dāng)小一點，實驗誤差小，因此定值電阻應(yīng)該選擇D．
②由電路圖可知，K₁閉合，K₂斷開，電壓表示數(shù)為電源電動勢，電壓表示數(shù)為1.48V，則電源乙電動勢為：E=1.48V；
K₁、K₂均閉合，電壓表示數(shù)為1.23V，電壓表測路端電壓，此時電路電流為：I=$\frac{U′}{{R}_{1}}$=$\frac{1.23}{4}$=0.3075A，
電源內(nèi)阻為：r=$\frac{E-U′}{I}$=$\frac{1.48-1.23}{0.3075}$≈0.81Ω；
故答案為：（1）D；B；F；（2）①D；②1.48；0.81．

點評 本題考查了實驗器材的選擇，實驗數(shù)據(jù)處理，要正確實驗器材的選取原則，理解實驗原理是正確解題的關(guān)鍵．