19.某課外小組在參觀工廠時(shí),看到一丟棄不同的電池,同學(xué)們想用物理上學(xué)到的知識來測定這個(gè)電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻,已知這個(gè)電池的電動(dòng)勢約為11~13V,內(nèi)阻小于3Ω,由于直流電壓表量程只有3V,需要將這只電壓表通過連接一固定電阻(用電阻箱代替),改裝為量程為15V的電壓表,然后再用伏安法測電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻,以下是他們的實(shí)驗(yàn)操作過程:

(1)把電壓表量程擴(kuò)大,實(shí)驗(yàn)電路圖如圖甲所示,實(shí)驗(yàn)步驟如下,完成填空:
第一步:按電路圖連接實(shí)物
第二步:把滑動(dòng)變阻器滑片移到最右端,把電阻箱阻值調(diào)到零
第三步:閉合開關(guān),把滑動(dòng)變阻器滑片調(diào)到適當(dāng)位置,使電壓表讀數(shù)為3V
第四步:把電阻箱阻值調(diào)到適當(dāng)值,使電壓表讀數(shù)為0.6V
第五步:不再改變電阻箱阻值,保持電壓表和電阻箱串聯(lián),撤去其他線路,即得量程為15V的電壓表
(2)實(shí)驗(yàn)可供選擇的器材有:
A.電壓表(量程為3V,內(nèi)阻約為2kΩ)
B.電流表(量程為3A,內(nèi)阻約為0.1A)
C.電阻箱(阻值范圍0~9999Ω)
D.電阻箱(阻值范圍0~999Ω)
E.滑動(dòng)變阻器(阻值為0~20Ω,額定電流2A)
F.滑動(dòng)變阻器(阻值為0~20kΩ)
回答:電阻箱應(yīng)選C,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選E.
(3)用該擴(kuò)大了量程的電壓表(電壓表的表盤沒變),測電池電動(dòng)勢E和內(nèi)阻r,實(shí)驗(yàn)電路如圖乙所示,得到多組電壓U和電流I的值,并作出U-I圖線如圖丙所示,可知電池的電動(dòng)勢為11.5V,內(nèi)阻為2.5Ω.

分析 (1)明確改裝原理,根據(jù)改裝后的電阻關(guān)系可明確應(yīng)調(diào)節(jié)到的阻值;
(2)根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn),可確定出電阻箱的電阻與電壓表內(nèi)阻的關(guān)系,選擇電阻箱的規(guī)格.在分壓電路中,為方便調(diào)節(jié),滑動(dòng)變阻器選用阻值較小的.
(3)由于電壓表的表盤沒變,改裝后的電壓表的讀數(shù)應(yīng)為電壓表讀數(shù)的3倍.U-I圖線縱軸截距的3倍表示電動(dòng)勢,斜率的3倍大小等于電池的內(nèi)阻.

解答 解:(1)把3V的直流電壓表接一電阻箱,改裝為量程為15V的電壓表時(shí),將直流電壓表與電阻箱串聯(lián),整個(gè)作為一只電壓表,據(jù)題分析,電阻箱阻值調(diào)到零,電壓表讀數(shù)為3V,則知把電阻箱阻值調(diào)到適當(dāng)值,使電壓表讀數(shù)為0.6V.
(2)由題,電壓表的量程為3V,內(nèi)阻約為2kΩ,要改裝成15V的電壓表,根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)可知,所串聯(lián)的電阻箱電阻應(yīng)為4×2kΩ=8kΩ.故電阻箱應(yīng)選C;在分壓電路中,為方便調(diào)節(jié),滑動(dòng)變阻器選用阻值較小的,即選E.
(3)由丙讀出,外電路斷路時(shí),電壓表的電壓為U=2.3V,則電源的電動(dòng)勢為E=2.3×5=11.5V,內(nèi)阻為r=$\frac{△U}{△I}$=$\frac{(2.3-1.5)×5}{1.6}$=2.5Ω.
故答案為:(1)0.6  (2)C E (3)11.5 2.5

點(diǎn)評 本題涉及電表的改裝和測量電動(dòng)勢和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn);改裝原理是串聯(lián)電路的特點(diǎn).而伏安法測量電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻的原理是閉合電路歐姆定律,要注意路端電壓應(yīng)為改裝后電壓表的讀數(shù).

練習(xí)冊系列答案
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A.位移大小之比為1:2B.加速度大小之比3:1
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B.5~10 s內(nèi),該同學(xué)對電梯地板的壓力等于他所受的重力
C.10~20 s內(nèi),觀光電梯在加速下降,該同學(xué)處于失重狀態(tài)
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