Question

7．實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有一電源，電動勢E約為12V、內(nèi)阻約為50Ω．為準(zhǔn)確測定該電源的電動勢和內(nèi)阻，某同學(xué)擬采用伏安法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．提供的實(shí)驗(yàn)器材有：
A．電壓表V（量程3V，電阻R_v為3kΩ）
B．電流表A（量程50mA，電阻R_A約為5Ω）
C．定值電阻R₁（阻值為6kΩ）
D．定值電阻R₂（阻值為9kΩ）
E．滑動變阻器R₃（0-100Ω）
F．滑動變阻器R₄（0-300Ω）
G．開關(guān)S一個，導(dǎo)線若干
（1）本實(shí)驗(yàn)中定值電阻應(yīng)選D，滑動變阻器應(yīng)選E．（填器材的字母序號）
（2）在圖1虛線框中畫出符號要求的實(shí)驗(yàn)電路圖．
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路圖連接好實(shí)驗(yàn)器材，通過改變滑動變阻器的阻值，得到多組電壓U和電流I的讀數(shù)，作出U-I圖象如圖2所示，由圖象可知該電源的電動勢為11.6V，內(nèi)阻為0.533Ω．（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）電壓表因量程較小，則應(yīng)通過串聯(lián)定值電阻以擴(kuò)大量程；根據(jù)電動勢的大小確定需要擴(kuò)大的量程；從而選擇合適的電阻；根據(jù)滑動變阻器的作用可確定滑動變阻器；
（2）明確實(shí)驗(yàn)原理，從而確定對應(yīng)的電路；
（3）根據(jù)測量值利用改裝原理求出路端電壓，再根據(jù)閉合電路歐姆定律可確定電動勢和內(nèi)電阻．

解答 解：（1）電源電動勢為12V，而電壓表量程最大為3V，則應(yīng)串聯(lián)一電阻擴(kuò)大量程；由題意可知，量程應(yīng)擴(kuò)大到原來的4倍；則串聯(lián)后的總電阻應(yīng)為電壓表的4倍；故應(yīng)串聯(lián)9kΩ的電阻；故選：D；
（2）由于電源內(nèi)接接近電流表內(nèi)阻，故為了減小誤差應(yīng)采用相對電源的電流表外接法；故電路圖如圖所示；
（3）根據(jù)電壓表改裝原理可知，電源的輸出電壓U=U_測×$\frac{3+9}{3}$；再根據(jù)閉合電路歐姆定律可得：圖象與縱軸的交點(diǎn)表示電源的電動勢，故E=4×2.9=11.6V；
圖象的斜率表示內(nèi)電阻，則r=$\frac{4×2.9-4×2.5}{3.0}$=0.533Ω；
故答案為：（1）D；（2）如圖所示；（3）11.6；0.533．

點(diǎn)評 本題考查了測量電動勢和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)儀表選擇以及保證安全的措施；要注意明確當(dāng)電壓表量程不足時可以采用串聯(lián)電阻的方式進(jìn)行改裝以擴(kuò)大量程．