Question

17．已知太陽(yáng)能電池組的電動(dòng)勢(shì)約為0.8V，短路電流約為40mA，為了精確地測(cè)出它的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻，可供選擇的儀器有：
（A）電流表：量程0.6A，內(nèi)阻為R_A=0.150Ω
（B）電流表：量程20mA，內(nèi)阻為R_B=40.0Ω
（C）電壓表：量程5.0V，內(nèi)阻為R_V=5.20kΩ
（D）電阻箱：電阻99.9Ω，允許通過(guò)的最大電流0.15A
（E）滑動(dòng)變阻器：電阻20Ω，允許通過(guò)的最大電流1.5A
（F）滑動(dòng)變阻器：電阻200Ω，允許通過(guò)的最大電流0.5A以及開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線(xiàn)若干．
（1）請(qǐng)從上述儀器中選擇必要的儀器，有BD（用儀器前的字母表示）．
（2）在虛線(xiàn)框內(nèi)畫(huà)出電路圖．
（3）說(shuō)明要測(cè)量的物理量選擇電阻箱的阻值為R₁時(shí)，測(cè)得電流I₁，選擇電阻箱的阻值為R₂時(shí)，測(cè)得電流為I₂，并給出計(jì)算電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的公式E=$\frac{{I}_{1}{I}_{2}（{R}_{1}-{R}_{2}）}{{I}_{2}-{I}_{1}}$，r=$\frac{{I}_{1}{R}_{1}-{I}_{2}{R}_{2}}{{I}_{2}-{I}_{1}}-{R}_{A}$．

Answer 1

分析 根據(jù)電池組的最大電流，即可選出電流表；由于電壓表的量程為5V，而太陽(yáng)能電池組的電動(dòng)勢(shì)僅僅0.8V，所以電壓表不可選，應(yīng)改用電阻箱，使用阻安法來(lái)測(cè)量電池組的電勢(shì)能和內(nèi)電阻．
測(cè)量出兩組數(shù)據(jù)，寫(xiě)出閉合電路的歐姆定律的表達(dá)式，即可求解電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻．

解答 解：（1）根據(jù)電池組的最大電流為40mA，所以電流表要使用量程為20mA的電流表B，
由于電壓表的量程為5V，而太陽(yáng)能電池組的電動(dòng)勢(shì)僅僅0.8V，所以電壓表不可選，改用電阻箱D．
（2）使用阻安法來(lái)測(cè)量電池組的電勢(shì)能和內(nèi)電阻，故電路原理圖如圖：
（3）使用阻安法來(lái)測(cè)量電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻，需要至少測(cè)量?jī)山M數(shù)據(jù)，R₁、R₂為電阻箱的讀數(shù)，I₁、I₂為電流表的讀數(shù)，R_A為電流表內(nèi)阻．
根據(jù)閉合電路的歐姆定律得：E=I₁（R_A+R₁+r）…①
E=I₂（R_A+R₂+r）…②
聯(lián)立①②解得：E=$\frac{{{I_1}{I_2}（{R_1}-{R_2}）}}{{{I_2}-{I_1}}}$，r=$\frac{{{I_1}{R_1}-{I_2}{R_2}}}{{{I_2}-{I_1}}}-{R_A}$．
故答案為：（1）BD；（2）如圖所示；
（3）選擇電阻箱的阻值為R₁時(shí)，測(cè)得電流I₁，選擇電阻箱的阻值為R₂時(shí)，測(cè)得電流為I₂；E=$\frac{{{I_1}{I_2}（{R_1}-{R_2}）}}{{{I_2}-{I_1}}}$r=$\frac{{{I_1}{R_1}-{I_2}{R_2}}}{{{I_2}-{I_1}}}-{R_A}$

點(diǎn)評(píng) 本題考查測(cè)量電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)的探究性實(shí)驗(yàn)，要注意正確分析題目中給出的實(shí)驗(yàn)儀器，找出最佳組合，才能更好地完成實(shí)驗(yàn)．