Question

8．某同學在實驗室想測量一只靈敏電流計G表內(nèi)的電阻r_g，及電源的電動勢E和內(nèi)阻r，要求：測量盡量準確，能測多組數(shù)據(jù)且滑動變阻器調(diào)節(jié)方便，電表最大讀數(shù)不得小于量程的$\frac{1}{3}$，待測元件及提供的其他實驗材料有：
A．待測G表：量程500μA，內(nèi)阻在150-2500Ω之間
B．待測電源E：電動勢約3.0V，內(nèi)阻未知
C．電流表A：量程2A，內(nèi)阻約0.1Ω
D．電壓表V：量程300mV，內(nèi)阻約500Ω
E．定值電阻R₀：R₀=300
F．滑動變阻器R₁；最大阻值100Ω，額定電流2A
H．電阻箱R₂：0-9999Ω
J．開關S一個，導線若干
（1）該同學先利用伏安法測量G表內(nèi)阻0．
①圖甲是該同學設計的實驗電路圖，則虛線框中應該選用的元件是E；（填元件前面的序號字母）
②該同學讀出c表的示數(shù)為，電壓表y的示數(shù)為u，請寫出待測G表的內(nèi)阻的計算表達式R=$\frac{U}{I}$-R₀；．
（2）該同學測出r_v=200Ω后，然后把G表和電阻箱R2串聯(lián)，將它改裝成一只量程為3V的電壓表，則電阻箱R_x應調(diào)到2800Ω．
（3）該同學利用電流表A和改裝后的電壓表，將各元件連接成圖乙所示的測量電路，接著測量電源的電動勢E
及內(nèi)阻n若利用測量的數(shù)據(jù)，作出的G表示數(shù)k與通過滑動變阻器蜀的電流，的關系圖象如圖丙所示，則可得
到電源的電動勢E=1.5V．內(nèi)阻r=0.6n（計算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)伏安法測電阻的實驗方法可測出G表內(nèi)阻，注意電表的量程，從而選擇合適的電路圖；并得出內(nèi)阻的表達式；
（2）通過計算得出電源的路端電壓，由閉合電路歐姆定律可得出電源的電動勢和內(nèi)電阻．

解答 解：（1）G表本身可以測量通過的電流，但由題意可知，G表內(nèi)阻較小，無法直接用電壓表進行測量，故應與E：定值電阻R₀串聯(lián)后再與電壓表并聯(lián)；
同時由于兩表量程偏低，且滑動變阻器阻值偏小，為了安全，采用滑動變阻器分壓接法；
故原理圖如甲圖所示；為了更好地保護電路，也可以與電阻箱串聯(lián)后給G供電；故電路圖可以是甲圖中的任一個；
用I表示G表示數(shù)，U表示V表示數(shù)；由歐姆定律可知，I=$\frac{U}{R+{R}_{0}}$，解得：R=$\frac{U}{I}$-R₀；
（2）①將G表與電阻箱串聯(lián)后，可以充當電壓表使用，則其應并聯(lián)在電源兩端，
滑動變阻器與電流表串聯(lián)后即可進行測電源電動勢和內(nèi)電阻的實驗，實物電路圖如圖所示：

③根據(jù)改裝原理可知，電壓表的額定電流3=$\frac{0.3}{200}×（R+200）$；解得：R=2800Ω；
電源的路端電壓U=I_G（200+2800）=3000I_G；故圖象與縱坐標的交點為500μA，則電源的電動勢為：E=500μA×3000=1.5V；
內(nèi)阻r=$\frac{500-350}{0.75}$=0.6Ω；
故答案為；（1）①E；②$\frac{U}{I}$-R₀；（2）①2800；②1.5；0.6．

點評 本題考查伏安法測電阻以及測量電源的電動勢和內(nèi)電阻，在解題時要注意分析實驗中給出的儀器是否符合實驗要求，然后才能根據(jù)我們所學內(nèi)容進行分析得出合理的實驗電路，并能進行數(shù)據(jù)處理．