Question

5．測(cè)定某種特殊電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻．其電動(dòng)勢(shì)E約為8V，內(nèi)阻r約為50Ω．實(shí)驗(yàn)室提供的器材：
A．量程為200 μA、內(nèi)阻未知的電流表G；
B．電阻箱R_o（0～999.9Q）；
C．滑動(dòng)變阻器R₁（0～20kΩ）；
D．滑動(dòng)變阻器R₂ （0～60kΩ）；
E．開關(guān)3只，導(dǎo)線若干．
（1）先用如圖1所示的電路來(lái)測(cè)定電流表G內(nèi)阻．補(bǔ)充完成實(shí)驗(yàn)：
①為確保實(shí)驗(yàn)儀器安全，滑動(dòng)變阻器R'應(yīng)該選取R₂（選填“R₁”或“R₂”）；
②連接好電路，斷開S₁、S₂，將R'的滑片調(diào)到a（選填“a”或“b”）端；
③閉合S₁，調(diào)節(jié)R'，使電流表G滿偏；
④保持R'不變，再閉合S₂，調(diào)節(jié)電阻箱電阻R_o=2Ω時(shí)，電流表G的讀數(shù)為100 μA；
⑤調(diào)節(jié)電阻箱時(shí)，干路上電流幾乎不變，則測(cè)定的電流表G內(nèi)阻Rg=2Ω．
（2）再用如圖2所示的電路，測(cè)定該特殊電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻．由于電流表G內(nèi)阻較小，在電路中串聯(lián)了合適的定值電阻R₃作為保護(hù)電阻．按電路圖連接好電路，然后閉合開關(guān)S，調(diào)整電阻箱Ro的阻值為R，讀取電流表的示數(shù)I，記錄多組數(shù)據(jù)（R，I），建立坐標(biāo)系，描點(diǎn)作圖得到了如圖3所示的圖線，圖線斜率為0.1V^-l，電池的電動(dòng)勢(shì)E=10V，內(nèi)阻r=50Ω．

Answer 1

分析 （1）明確實(shí)驗(yàn)原理，根據(jù)電路圖得出實(shí)驗(yàn)方法，再根據(jù)半偏法的基本原理進(jìn)行分析，從而得出對(duì)應(yīng)的儀表，并通過(guò)電阻箱示數(shù)求出電流表內(nèi)阻；
（2）明確閉合電路歐姆定律的應(yīng)用，并根據(jù)圖象進(jìn)行分析，利用數(shù)學(xué)規(guī)律即可求得電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻．

解答 解：（1）①由題意可知，電源電動(dòng)勢(shì)約為8V，而電流表量程為200μA，則電流表達(dá)滿偏時(shí)需要的電流為：I=$\frac{8}{200×1{0}^{-6}}$=40KΩ，故為了安全和準(zhǔn)確，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇R₂；
②為了讓電路中電流由最小開始調(diào)節(jié)，滑動(dòng)變阻器開始時(shí)接入電阻應(yīng)最大，故滑片應(yīng)滑至a端；
⑤由實(shí)驗(yàn)步驟可知，本實(shí)驗(yàn)采用了半偏法，由于電流表示數(shù)減為原來(lái)的一半，則說(shuō)明電流表內(nèi)阻與電阻箱電阻相等，即R_g=2Ω；
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路以及閉合電路歐姆定律可知：
I=$\frac{E}{R+{R}_{3}+r}$
變形可得：$\frac{1}{I}$=$\frac{r}{E}$+$\frac{（R+{R}_{3}）}{E}$
則由圖象可知圖象的斜率k=$\frac{35-15}{200}$=0.1，而k=$\frac{1}{E}$；
解得：E=10V；
圖象與縱軸的交點(diǎn)為5，則可知$\frac{r}{E}$=5
解得：r=50Ω
故答案為：（1）①R₂；②a；⑤2；
（2）0.1；10；50．

點(diǎn)評(píng) 本題考查電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻以及半偏法測(cè)電流表內(nèi)阻的方法，要求能正確分析題意，明確實(shí)驗(yàn)原理，再根據(jù)所學(xué)過(guò)的規(guī)律進(jìn)行分析，結(jié)合數(shù)學(xué)規(guī)律即可正確求解．