Question

14．在一次課外實(shí)踐活動(dòng)中，某課題研究小組收集到數(shù)碼相機(jī)、手機(jī)等電子產(chǎn)品中的一些舊電池以及從廢舊收音機(jī)上拆下的電阻、電容、電感線(xiàn)圈等電子元件，現(xiàn)從這些材料中選取兩個(gè)待測(cè)元件，一是電阻R_x（約為20Ω），二是手機(jī)中常用的鋰電池（電動(dòng)勢(shì)E標(biāo)稱(chēng)值為3.7V，內(nèi)電阻小于5Ω），在操作臺(tái)上還準(zhǔn)備了如下實(shí)驗(yàn)器材：
A．電壓表（量程4V，電阻R_V約為40kΩ）
B．電流表（量程100mA，內(nèi)阻為10Ω）
C．電流表（量程0.6A，內(nèi)阻為1Ω）
D．滑動(dòng)變阻器R₁（0～40Ω）
E．電阻箱R₂（0～999.9Ω）
F．開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)若干
（1）為了測(cè)定電阻R_x的阻值和鋰電池的電動(dòng)勢(shì)及內(nèi)阻，該小組設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路原理圖，實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程如下：（實(shí)驗(yàn)用電源為該鋰電池）

①閉合開(kāi)關(guān)S、S₁，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S₂，電壓表示數(shù)U=3.0V，電流表示數(shù)I=0.20A，則電阻R_x的電阻值為15Ω；
②將滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)到適當(dāng)位置，閉合開(kāi)關(guān)S、S₂，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S₁，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，得到一系列電壓表和電流表的數(shù)據(jù)如下表，請(qǐng)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在圖乙坐標(biāo)紙中作出鋰電池的路端電壓U隨電流I變化的U-I圖象，由圖象可知，鋰電池的電動(dòng)勢(shì)E=3.6V，內(nèi)阻r=3.0Ω；

電壓表的讀數(shù)U/V	3.3	3.0	2.7	2.4	2.1
電流表的讀數(shù)I/A	0.10	0.21	0.30	0.39	0.50

（2）如果在實(shí)際操作過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)滑動(dòng)變阻器R₁、電壓表已損壞，請(qǐng)用余下的器材在圖丙虛線(xiàn)框中設(shè)計(jì)電路測(cè)量鋰電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r．

Answer 1

分析 ①明確電路結(jié)構(gòu)，根據(jù)歐姆定律可求得電阻的阻值；
②根據(jù)描點(diǎn)法可得出對(duì)應(yīng)的圖象，根據(jù)閉合電路歐姆定律進(jìn)行分析，即可求得電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻；
③分析其他電學(xué)元件即可明確應(yīng)采用的實(shí)驗(yàn)電路，注意電阻箱與電壓表的結(jié)合使用．

解答 解：①閉合開(kāi)關(guān)S、S₁，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S₂，電壓表測(cè)量R_x兩端的電壓，電流表測(cè)量電流，則由歐姆定律可知：
R_x=$\frac{U}{I}$=$\frac{3.0}{0.20}$=15Ω；
②根據(jù)描點(diǎn)法可得出對(duì)應(yīng)的圖象如圖所示，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知：
U=E-Ir
則可知，圖象與縱軸的交點(diǎn)表示電動(dòng)勢(shì)，故有：E=3.6V，r=$\frac{3.6-1.8}{0.6}$=3.0Ω；
③可以采用電阻箱與電壓表；電阻箱與電壓表配合可以測(cè)出路端電壓和外電阻，由閉合電路歐姆定律可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；電路如圖．
故答案為：①15；②如圖所示，3.6，3.0；③如圖所示．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了作實(shí)驗(yàn)電路圖、求電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻，根據(jù)實(shí)驗(yàn)器材確定實(shí)驗(yàn)方案是作出電路圖的關(guān)鍵；根據(jù)閉合電路歐姆定律求出圖象函數(shù)表達(dá)式，根據(jù)函數(shù)表達(dá)式與圖象可以求出電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻