Question

10．在物理課外活動中，某物理興趣小組根據(jù)所學(xué)知識制作了一個簡單的歐姆表，實驗原理如圖1所示，其中選用的電流表的滿偏電流為1mA，歐姆表盤尚未刻度．

（1）為了測量該歐姆表的內(nèi)阻和表內(nèi)電源電動勢，甲同學(xué)進行了如下實驗：
①將A、B接線柱短接，調(diào)節(jié)R₁的阻值使電表指針滿偏；
②將A、B接線柱同一電阻箱相連，調(diào)節(jié)電阻箱使電表指針剛好指在表盤的中間刻度處，此時電阻箱的電阻值為3000Ω．
③計算該歐姆表內(nèi)電池的電動勢為3V．
（2）乙同學(xué)進行實驗探究的設(shè)計想利用該歐姆表測一個內(nèi)阻不計的未知電源電動勢．于是將該歐姆表調(diào)零后，分別用A、B接線柱與未知電源的正、負(fù)極連接，若指針指在圖2所示位置，則待測電源的電動勢為1.2V．（保留兩位有效數(shù)字）．
（3）為探究該實驗測驗是否準(zhǔn)確，丙同學(xué)根據(jù)所學(xué)知識設(shè)計了如下的實驗：電路圖如圖3所示：其中E為供電電源，E_S為電動勢已知的標(biāo)準(zhǔn)電源（其電動勢用E_S表示），E_x是待測電動勢的電源，K為單刀雙擲開關(guān)，G為靈敏電流及，B為滑動觸頭，AC是一條粗細(xì)均勻的電阻線．實驗步驟如下：
①將K合向觸點1，調(diào)節(jié)C，使得G的示數(shù)為0；并測得C到A的距離為L₁
②將K合向觸點2，調(diào)節(jié)C，使得G的示數(shù)為0；并測得C到A的距離為L₂
則待測電源的電動勢為$\frac{{L}_{1}{E}_{3}}{{L}_{2}}$．（用E_S、L₁、L₂表示）

Answer 1

分析 （1）分析電路結(jié)構(gòu)，根據(jù)閉合電路歐姆定律可明確電源的電動勢大��；
（2）根據(jù)歐姆定律可求得電源的總電動勢，再根據(jù)兩電源的連接方式進行分析，從而求出待測電源的電動勢；
（3）明確補償法的基本原理，根據(jù)供電電路分析AB間的電勢差，要使G中電流為零應(yīng)使接入電源與供電電路提供的電勢差大小相等方向相反，從而明確待測電源的電動勢．

解答 解：（1）指針指在中間位置，故示數(shù)為5mA，此時電阻箱電阻應(yīng)與內(nèi)電阻相同，故內(nèi)外電阻之和為：R=2×3000=6000Ω，故電源電動勢為：E=0.5×10^-3×6000=3V；
（2）由圖可知，電流表示數(shù)為0.6mA，電源的總電動勢為：E_總=0.6×10^-3×3000=1.8V；故說明兩電源的電動勢應(yīng)相反，而待測電源的電動勢為：E’=3-1.8=1.2V；
（3）要使G中電流為零，應(yīng)使AB間電勢差為零，則有：
$\frac{{L}_{1}}{L}E$=E_測
$\frac{{L}_{2}}{L}E={E}_{S}$   
聯(lián)立解得：E_測=$\frac{{L}_{1}{E}_{3}}{{L}_{2}}$
故答案為：（1）3；   （2）1.2；  （3）$\frac{{L}_{1}{E}_{3}}{{L}_{2}}$

點評 本題考查閉合電路歐姆定律的應(yīng)用，要注意正確分析電路結(jié)構(gòu)，明確實驗原理，從而確定實驗方法；本題關(guān)鍵明確第三問中補償法的正確應(yīng)用，掌握電路分析的基本方法．