Question

18．小王和小李兩同學分別用電阻箱、電壓表測量不同電源的電動勢和內(nèi)阻．
（1）小王所測電源的內(nèi)電阻r₁較小，因此他在電路中接入了一個阻值為2.0Ω的定值電阻R₀，所用電路如圖甲所示．

①請用筆畫線代替導線將圖乙所示器材連接成完整的實驗電路
②閉合開關(guān)S，調(diào)整電阻箱的阻值R，讀出電壓表相應(yīng)的示數(shù)U，得到了一組U、R數(shù)據(jù)．為了比較準確地得出實驗結(jié)論，小王同學準備用直線圖象來處理實驗數(shù)據(jù)，圖象的縱坐標表示電壓表讀數(shù)U，則圖象的橫坐標表示的物理量應(yīng)該是$\frac{U}{R}$．
（2）小李同學所測電源的電動勢E₂約為9V，內(nèi)阻r₂為35～55Ω，允許通過的最大電流為50mA．小李同學所用電路如圖丙所示，圖中電阻箱R的阻值范圍為0～9999Ω．
①電路中R₀為保護電阻．實驗室中備有以下幾種規(guī)格的定值電阻，本實驗中應(yīng)選用C．
A．20Ω，125mA  B．50Ω，20mA
C．150Ω，60mA  D．1500Ω，5mA
②實驗中通過調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，記錄電阻箱的阻值R及相應(yīng)的電壓表的示數(shù)U，根據(jù)測得的多組數(shù)據(jù)，作出$\frac{1}{U}$-$\frac{1}{R+{R}_{0}}$圖線，圖線的縱軸截距為a，圖線的斜率為b，則電源的電動勢E₂=$\frac{1}{a}$，內(nèi)阻r₂=$\frac{a}$．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電路圖連接實物圖，根據(jù)閉合電路歐姆定律求出求解；
（2）先求出電路最小總電阻，從而選擇定值電阻的規(guī)格，根據(jù)閉合電路歐姆定律求出$\frac{1}{U}$關(guān)于$\frac{1}{R+{R}_{0}}$的表達式，再結(jié)合圖象的斜率和截距求解即可．

解答 解：（1）①根據(jù)電路圖，實物圖連接如圖所示：
②根據(jù)歐姆定律可知：E₁=U+$\frac{U}{R}$（R₀+r₁），可得U=E₁-$\frac{U}{R}$（R₀+r₁），故橫坐標為$\frac{U}{R}$．
（2）①電路最小總電阻約為R_min=$\frac{9}{0.05}$Ω=180Ω，為保護電路安全，保護電阻應(yīng)選C；
②在閉合電路中，電源電動勢為E₂=U+Ir₂=U+$\frac{U}{{R}_{0}+R}$r₂，則$\frac{1}{U}$=$\frac{{r}_{2}}{{E}_{2}}$•$\frac{1}{R+{R}_{0}}$+$\frac{1}{{E}_{2}}$，
則$\frac{1}{U}$-$\frac{1}{R+{R}_{0}}$圖象是直線，截距a=$\frac{1}{{E}_{2}}$，得E₂=$\frac{1}{a}$，斜率b=$\frac{{r}_{2}}{{E}_{2}}$，得r₂=$\frac{a}$．
故答案為：（1）①如圖所示；②$\frac{U}{R}$；（2）①C；②$\frac{1}{a}$；$\frac{a}$．

點評 本題考查測電源電動勢和內(nèi)阻的基礎(chǔ)知識，儀器的選擇首先考慮的是安全性，實物圖與電路圖的對應(yīng)是關(guān)鍵，圖象問題處理時一定要看清坐標軸的物理量、單位、縱坐標的初始值等．難度適中，但易出錯．