Question

6．某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)電路，用以測定電源電動勢和內(nèi)阻，使用的實(shí)驗(yàn)器材為：待測一節(jié)干電池、電流表A（量程0.6A，內(nèi)阻小于1Ω）、電流表A₁（量程0.6A，內(nèi)阻不知）、電阻箱（0～99.99Ω）、滑動變阻器（0～10Ω）、單刀雙擲開關(guān)、單刀單擲開關(guān)各一個(gè)及導(dǎo)線若干．考慮到干電池的內(nèi)阻較小，電流表的內(nèi)阻不能忽略．

（1）該同學(xué)按圖甲連線，閉合開關(guān)K，將開關(guān)S與C接通，通過調(diào)節(jié)滑動變阻器和電阻箱，讀取電流表A的示數(shù)為0.20A、電流表A₁的示數(shù)為0.60A、電阻箱（如圖乙）的示數(shù)為0.10Ω，則電流表A 的內(nèi)阻為0.20Ω．
（2）利用圖甲所示電路測量電源電動勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)步驟：
①請同學(xué)們按圖甲所示電路在圖丙中的實(shí)物上完成實(shí)驗(yàn)所需的線路連接；
②斷開開關(guān)K，調(diào)節(jié)電阻箱R，將開關(guān) S接D，記錄電阻箱的阻值和電流表示數(shù)；
③斷開開關(guān)D，再次調(diào)節(jié)電阻箱R，將開關(guān)S接D，記錄電阻箱的阻值和電流表示數(shù)；
④重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟②進(jìn)行多次測量．
（3）圖丁是由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出的$\frac{1}{I}$-R圖象，由此求出干電池的電動勢E=1.5V、內(nèi)阻r=0.25Ω．（計(jì)算結(jié)果保留二位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電阻箱的讀數(shù)方法可明確電阻值；再根據(jù)串并聯(lián)電路的規(guī)律可求得電流表內(nèi)阻；
（2）根據(jù)原理圖可明確對應(yīng)的實(shí)物圖；
（3）根據(jù)閉合電路歐姆定律以及對應(yīng)的圖象可分析電動勢和內(nèi)電阻．

解答 解：（1）如圖所示電阻箱的讀數(shù)為0.10Ω； 根據(jù)串并聯(lián)電路的規(guī)律可知，流過電阻箱的電流I=0.60-0.20=0.40A；
電壓U=0.10×0.40=0.040V，則電流表內(nèi)阻R_A=$\frac{0.040}{0.20}$=0.20Ω
（2）根據(jù)原理圖可得出對應(yīng)的實(shí)物圖，連線如圖所示；

（3）根據(jù)（2）中步驟可知，本實(shí)驗(yàn)中將電流表內(nèi)阻等效為電源內(nèi)阻，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，I=$\frac{E}{R+r}$
變形可得：$\frac{1}{I}$=$\frac{R}{E}$+$\frac{r}{E}$
根據(jù)圖象可知，$\frac{1}{E}$=$\frac{3.0-1.0}{4.0-1.0}$=0.67
解得E=1.5V；
$\frac{r}{E}$=0.3
解得r=0.45Ω；
則可知，電源內(nèi)阻r=0.45-0.20=0.25Ω；
故答案為：（1）0.10；0.20；（2）如圖所示；（3）1.5，0.25

點(diǎn)評 本題考查測量電動勢和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)，要求能明確實(shí)驗(yàn)原理，掌握實(shí)物圖的連接，并能正確根據(jù)圖象分析數(shù)據(jù)求出電動勢和內(nèi)電阻．