Question

16．某同學(xué)采用如圖甲所示的電路測定電源電動勢和內(nèi)電阻，已知干電池的電動勢約為1.5V，內(nèi)阻約2Ω，電壓表（0～3V，內(nèi)阻約3kΩ），電流表（0～0.6A，內(nèi)阻約1.0Ω），滑動變阻器有R₁（10Ω，2A）和R₂（100Ω，0.1A）各一只．
（1）實(shí)驗中滑動變阻器應(yīng)選用R₁（填“R₁”或“R₂”）．
（2）在圖乙中用筆畫線代替導(dǎo)線連接實(shí)驗電路．
（3）在實(shí)驗中測得多組電壓和電流值，得到如圖丙所示的U-I圖象，由圖可較準(zhǔn)確地求出電源電動勢E=1.5V；內(nèi)阻r=3.3Ω．

（4）在測定電源電動勢和內(nèi)電阻的實(shí)驗中，如果電流表損壞了，只有電壓表可用，此時可將滑動變阻器改為電阻箱可以繼續(xù)完成實(shí)驗，在圖丁方框中畫出實(shí)驗電路． 如果在此實(shí)驗中想通過作圖法來求出電動勢和內(nèi)阻，則圖象的截距表示的物理意義是$\frac{1}{E}$，圖象的斜率表示$\frac{r}{E}$．（可用字母表示，E表示電源電動勢，r表示電源內(nèi)阻）

Answer 1

分析 （1）為方便實(shí)驗操作，應(yīng)選擇最大阻值較小的滑動變阻器；
（2）根據(jù)電路圖連接實(shí)物電路圖；
（3）根據(jù)圖示電源U-I圖象可以求出電源電動勢與內(nèi)阻，圖象與縱軸 交點(diǎn)坐標(biāo)值為電源電動勢，圖象斜率的絕對值是電源內(nèi)阻；
（4）可以應(yīng)用電壓表與電阻箱測電源電動勢與內(nèi)阻，根據(jù)實(shí)驗原理作出電路圖，應(yīng)用歐姆定律求出圖象的函數(shù)表達(dá)式，然后分析答題．

解答 解：（1）為方便實(shí)驗操作，滑動變阻器應(yīng)選擇R₁；
（2）根據(jù)電路圖連接實(shí)物電路圖，實(shí)物電路圖如圖所示：

（3）由圖示電源U-I圖象可知，電源電動勢：E=1.5V，電源內(nèi)阻：r=$\frac{△U}{△I}$=$\frac{1.5-0.3}{0.36}$≈3.33Ω

（4）電流表損壞，可以用電壓表與電阻箱測電源電動勢與內(nèi)阻，實(shí)驗電路圖如圖所示：

電源電動勢：E=U+Ir=U+$\frac{U}{R}$r，則：$\frac{1}{U}$=$\frac{r}{E}$$\frac{1}{R}$+$\frac{1}{E}$，$\frac{1}{U}$-$\frac{1}{R}$圖象的截距：b=$\frac{1}{E}$，圖象的斜率：k=$\frac{r}{E}$；

故答案為：（1）R₁；（2）實(shí)物電路圖如圖所示；（3）1.5；3.3；（4）電阻箱；電路圖如圖所示；$\frac{1}{E}$；$\frac{r}{E}$．

點(diǎn)評 本題考查了實(shí)驗器材的選擇、實(shí)驗數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗電路設(shè)計，知道實(shí)驗原理是解題的管家，要掌握應(yīng)用圖象法處理實(shí)驗數(shù)據(jù)的方法；應(yīng)用圖象法處理實(shí)驗數(shù)據(jù)時要求出圖象的函數(shù)表達(dá)式．