Question

18．在“測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)中，測(cè)量對(duì)象為一節(jié)新的干電池．
（1）用圖（a）所示電路測(cè)量時(shí)，在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，發(fā)現(xiàn)電壓表變化不明顯，原因是電源內(nèi)阻太小，從而影響測(cè)量值的精確性．

（2）為了提高實(shí)驗(yàn)的精確度采用（b）所示電路，提供器材：
A．量程3V和15V的雙量程電壓表V
B．量程0.6A和3A的雙量程電流表A
C．定值電阻R₀（R₀=1.5Ω）
D．滑動(dòng)變阻器R₁（0～10Ω）
E．滑動(dòng)變阻器R₂（0～200Ω）
F．開關(guān)S和一些導(dǎo)線．
①圖（b）電路中，加接電阻R₀有兩方面的作用：一是方便實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)測(cè)量；二是保護(hù)電路中電源和電流表的安全．
②為方便實(shí)驗(yàn)調(diào)節(jié)且能較準(zhǔn)確地進(jìn)行測(cè)量，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用R₁（填R₁或 R₂）．
③用筆畫線代替導(dǎo)線在圖（c）中完成實(shí)物連接圖．
④實(shí)驗(yàn)中改變滑動(dòng)變阻器的阻值，測(cè)出幾組電流表和電壓表的讀數(shù)，并在給出的U-I坐標(biāo)系中畫出U-I圖線如圖（d）所示，則新干電池的內(nèi)阻r=0.29Ω（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 本題的關(guān)鍵是明確新電池的內(nèi)阻很小，電池的內(nèi)壓降很小，電壓表的讀數(shù)變化很小，所以實(shí)驗(yàn)應(yīng)選內(nèi)阻較大的舊電池；題（1）的關(guān)鍵是明確定值電阻除方便操作和測(cè)量外，還可以保護(hù)電池和電流表；題（2）的關(guān)鍵是根據(jù)閉合電路歐姆定律求出電路中需要的最大電阻即可；題（3）的關(guān)鍵是連線時(shí)注意電表的量程和正負(fù)極；題（4）的關(guān)鍵是根據(jù)閉合電路歐姆定律寫出關(guān)于U與I的函數(shù)表達(dá)式，然后根據(jù)斜率和截距的概念即可求解．

解答 解：（1）根據(jù)U=E-Ir可知，由于新電池時(shí)內(nèi)阻很小，電池內(nèi)壓降很小，電壓表的讀數(shù)變化很小，所以如果采用一節(jié)新干電池進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)滑動(dòng)變阻器在阻值較大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)時(shí)，電壓表讀數(shù)變化很小，原因是新電池的內(nèi)阻很小，內(nèi)電路的電壓降很小；
（2）①加接電阻R₀有兩方面的作用，一是方便實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)測(cè)量，二是防止變阻器電阻過小時(shí)，電池被短路或電流表被燒壞（或限制電流，防止電源短路）；
②因干電池電流較小，故應(yīng)選量程I=0.6A，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，電路中需要的最大電阻應(yīng)為：R_max=$\frac{E}{\frac{I}{3}}$=$\frac{1.5}{0.2}$=7.5Ω，
所以變阻器應(yīng)選R₁；
③根據(jù)原理圖可得出對(duì)應(yīng)的實(shí)物圖，如圖所示：
④根據(jù)閉合電路歐姆定律應(yīng)用：E=U+I（r+R₀），
整理可得：U=-（r+R₀）I+E，
根據(jù)函數(shù)斜率的概念應(yīng)有：r+R₀=$\frac{1.50-1.00}{0.28}$，
解得r=0.29；
故答案為：（1）電源內(nèi)阻太小    （2）①保護(hù)電路中電源和電流表的安全    ②R₁          ③如圖所示    ④0.29

點(diǎn)評(píng) 本題應(yīng)明確：①測(cè)定電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)應(yīng)選擇內(nèi)阻較大的舊電池；②通過電流表的最小電流應(yīng)為電流表量程的$\frac{1}{3}$；③遇到根據(jù)圖象求解的問題，應(yīng)根據(jù)物理規(guī)律整理出關(guān)于縱軸與橫軸物理量的函數(shù)表達(dá)式，再根據(jù)斜率和截距的概念即可求解．