Question

18．某同學(xué)要測定一電源的電動勢E和內(nèi)電阻r，實驗器材有：一只電阻箱（阻值用R表示），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），一只開關(guān)和導(dǎo)線若干．該同學(xué)設(shè)計了如圖甲所示的電路進(jìn)行實驗和采集數(shù)據(jù)．

（1）該同學(xué)設(shè)計該實驗的原理表達(dá)式是E=I（R+r）（用E、r、I、R表示）；
（2）該同學(xué)在閉合開關(guān)之前，應(yīng)先將電阻箱阻值調(diào)至最大值（選填“最大值”、“最小值”或“任意值”），在實驗過程中，將電阻箱調(diào)至圖乙所示位置，則此時電阻箱接入電路的阻值為25Ω；
（3）該同學(xué)根據(jù)實驗采集到的數(shù)據(jù)作出如圖丙所示的$\frac{1}{I}$-R圖象，則由圖象求得，該電源的電動勢E=6.0V，內(nèi)阻r=2.4Ω（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 （1）由圖可知實驗中采用了電流表及是阻箱測電動勢和內(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)實驗中為了安全，在開始實驗時滑動變阻器應(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)可得出電動勢和內(nèi)電阻．

解答 解：（1）由圖可知，本實驗采用的是電流表與電阻箱測定電動勢，在閉合電路中，電動勢：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+5×1Ω=25Ω；
（3）在閉合電路中，E=I（R+r），則$\frac{1}{I}$=$\frac{1}{E}$R+$\frac{r}{E}$，則$\frac{1}{I}$-R圖象的截距：b=$\frac{r}{E}$，圖象斜率：k=$\frac{1}{E}$，
由圖象可知：b=0.4，k=$\frac{△\frac{1}{I}}{△R}$=$\frac{4-1}{22-4}$=$\frac{1}{6}$，即：$\frac{r}{E}$=0.4，$\frac{1}{E}$=$\frac{1}{6}$，解得，電動勢E=6.0V，電源內(nèi)阻r=2.4Ω；
故答案為：（1）I（R+r）；（2）最大值；25；（3）6.0；2.4．

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