Question

2．某同學根據(jù)提供的實驗器材設計了如圖1所示的電路測電源電動勢E、內電阻r及電阻R_x的值．
實驗器材有：待測電源（E、r），待測電阻R_x，定值電阻R₀=12Ω，電阻箱R（0～99.99Ω），單刀雙擲開關S，導線若干，電壓傳感器V（量程為-25V～+25V，內阻為2MΩ，精度為±0.01V，采集到的電壓通過數(shù)據(jù)采集器傳輸給計算機，由計算機顯示其讀數(shù)，采集器、計算機圖中均未畫出）．
（1）根據(jù)如圖1所示電路，請用筆畫線代替導線把圖2中的電路元件連接成實驗電路．

（2）先測電阻R_x的阻值．請將該同學的操作補充完整：
①將開關S撥到a，待電路穩(wěn)定后讀出電壓傳感器的讀數(shù)U
②將開關S切換到b，調節(jié)電阻箱的阻值，使電壓傳感器的讀數(shù)仍為U
③讀出電阻箱的阻值R_測，可得電阻R_x=R_測．
（3）接著測量電源的電動勢E、內電阻r的值．該同學的做法是：將S撥到b，多次調節(jié)電阻箱，讀出多組電阻箱示數(shù)R和相對應的電壓傳感器V示數(shù)U，測得的多組數(shù)據(jù)通過計算機繪出了如圖3所示的$\frac{1}{U}-\frac{1}{R}$圖線，則電源的電動勢E=2V，內電阻r=1Ω．

Answer 1

分析 （1）由原理圖可得出對應的實物圖；
（2）電壓表內阻很大，可以近似看作理想電表，可以根據(jù)串聯(lián)電路的電路知識可以求出電阻的阻值；
（3）由電阻箱及電壓表可以得出電壓及外電阻，則由閉合電路歐姆定律可求得電動勢和電阻R₂的阻值；

解答 解：（1）根據(jù)給出的原理圖可得出對應的實物圖；
（2）當電壓表接a時，電壓表測R兩端的電壓，當接b時，電壓表測R₁及R兩端的電壓；如果此時電壓值仍為U，則說明待測電阻的阻值等于電阻箱的示數(shù)；
（3）由題意可知，此實驗中可測量出電阻箱的示數(shù)R，而電壓表則出流過R的電流；由閉合電路歐姆定律可知：
E=$\frac{U}{R}$（R+R₀+r）；變形可得：
$\frac{1}{U}$=$\frac{1}{E}$+$\frac{{R}_{0}+r}{E}$×$\frac{1}{R}$
 由數(shù)學知識可得，$\frac{1}{E}$=0.5；E=2.0V；
$\frac{{R}_{0}+r}{E}$=$\frac{1.8-0.5}{0.2}$=6.5
解得內阻r=13-12=10.8Ω；
故答案為：
（1）如圖所示  （2）②調節(jié)電阻箱的阻值，使電壓傳感器的讀數(shù)仍為U
③電阻R_x=R_測
（3）2；1．

點評 對于電學實驗的考查，現(xiàn)在不再局限于課本知識的考查，而應根據(jù)原理去分析題意，從而找出合適的解決辦法．