Question

3．某中學(xué)的物理興趣小組到實(shí)驗(yàn)室測量某電池的電勢(shì)E和內(nèi)阻r，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室沒有電流表，于是設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)物圖．已知定值電阻R₀=10Ω，電壓表V₂的內(nèi)阻很大，可視為理想電壓表．

（1）在圖1的方框中根據(jù)實(shí)物圖作出實(shí)驗(yàn)電路圖．
（2）實(shí)驗(yàn)中，該學(xué)習(xí)小組的同學(xué)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，并讀得多組電壓表V₁與V₂的U₁和U₂，最后將讀得數(shù)據(jù)標(biāo)在坐標(biāo)圖上，如圖乙所示．請(qǐng)根據(jù)圖象中各點(diǎn)表示的數(shù)據(jù)描述出U₂-U₁圖線．
（3）由圖（2）可求得該電源的電動(dòng)勢(shì)E=18.0V，內(nèi)阻r=16.0Ω．（保留三位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）分析清楚實(shí)物電路圖結(jié)構(gòu)，根據(jù)實(shí)物電路圖作出實(shí)驗(yàn)電路圖．
（2）根據(jù)坐標(biāo)系內(nèi)描出的點(diǎn)作出圖象；由歐姆定律求出圖象的函數(shù)表達(dá)式，然后根據(jù)圖象與函數(shù)表達(dá)式求出電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)電阻．

解答 解：（1）根據(jù)圖1所示實(shí)物電路圖作出實(shí)驗(yàn)電路圖，實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示．

（2）根據(jù)圖2所示坐標(biāo)系內(nèi)描出的點(diǎn)作出圖象，圖象如圖所示；

由圖1所示電路圖可知，在閉合電路中：
E=U₂+Ir=U₂+$\frac{{U}_{1}}{{R}_{0}}$r，則：${U_2}=E-\frac{U_1}{R_0}r$，
圖象與縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)值是電源電動(dòng)勢(shì)，由圖象可知，
圖線與縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)值是18.0，則電源電動(dòng)勢(shì)E=18.0V，
圖象斜率的絕對(duì)值：k=$\frac{r}{{R}_{0}}$=$\frac{△{U}_{2}}{△{U}_{1}}$=$\frac{18-10}{5}$=1.6，
電源內(nèi)阻：r=kR₀=1.6×10=16.0Ω；
故答案為：（1）電路圖如圖所示；（2）圖象如圖所示；18.0；16.0．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了作實(shí)驗(yàn)電路圖、作圖象、求電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻，應(yīng)用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是常用的方法，要掌握描點(diǎn)法作圖的方法，作圖時(shí)應(yīng)讓盡可能多的點(diǎn)經(jīng)過直線，不能穿在直線上的點(diǎn)要對(duì)稱地分布在直線兩側(cè)，離直線很遠(yuǎn)的點(diǎn)對(duì)對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是錯(cuò)誤的，應(yīng)舍去．