Question

某同學(xué)要測定一電源的電動(dòng)勢E和內(nèi)電阻r，實(shí)驗(yàn)器材有：一只DIS電流傳感器（可視為理想電流表，測得的電流用I表示），一只電阻箱（阻值用R表示），一只開關(guān)和導(dǎo)線若干．該同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖1所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和采集數(shù)據(jù)．

（1）該同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的原理表達(dá)式是E=

 

（用r、I、R表 示）；
（2）該同學(xué)在閉合開關(guān)之前，應(yīng)先將電阻箱調(diào)到

 

（填“最大值”、“最小值”或“任意值”），實(shí)驗(yàn)過程中，將電阻箱調(diào)至如圖乙所示位置，則此時(shí)電阻箱接入電路的阻值為

 

Ω；
（3）該同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)采集到的數(shù)據(jù)作出如圖丙所示的

1

I

-R圖象，則由圖象可求得，該電源的電動(dòng)勢E=

 

V，內(nèi)阻r=

 

Ω．（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析：（1）由圖可知實(shí)驗(yàn)中采用了電流表及是阻箱測電動(dòng)勢和內(nèi)電阻，故應(yīng)采用電流及電阻表達(dá)閉合電路歐姆定律；
（2）電學(xué)實(shí)驗(yàn)中為了安全，在開始實(shí)驗(yàn)時(shí)滑動(dòng)變阻器應(yīng)從最大值逐漸調(diào)小；根據(jù)電阻箱的讀數(shù)原理進(jìn)行讀數(shù)；
（3）由閉合電路歐姆定律可得出I與R的表達(dá)式，根據(jù)圖象的性質(zhì)可得出電動(dòng)勢和內(nèi)電阻．

解答：解：（1）由圖可知，本實(shí)驗(yàn)采用的是電流表與電阻箱測定電動(dòng)勢，在閉合電路中，電動(dòng)勢：E=I（R+r）；
（2）為了保證電路安全，閉合開關(guān)前電阻箱接入電路的阻值應(yīng)為電阻箱的最大阻值；
由圖乙所示電阻箱可知，電阻箱的示數(shù)為：0×1000Ω+0×100Ω+2×10Ω+1×1Ω=21Ω；
（3）在閉合電路中，E=I（R+r），則

1

I

=

1

E

R+

r

E

，則

1

I

-R圖象的截距：b=

r

E

，圖象斜率：k=

1

E

，
由圖象可知：b=0.4，k=

△ 1 I

△R

=

4-1

22-4

=

1

6

，即：

r

E

=0.4，

1

E

=

1

6

，解得，電動(dòng)勢E=6.0V，電源內(nèi)阻r=2.4Ω；
故答案為：（1）I（R+r）；（2）最大值；21；（3）6.0；2.4．

點(diǎn)評(píng)：本題采用安阻法測電源的電動(dòng)勢，本方法的關(guān)鍵在于能列出電流與滑動(dòng)變阻器的關(guān)系，再結(jié)合圖象求出電動(dòng)勢和內(nèi)電阻．