Question

18．現(xiàn)要測(cè)干電池組的電動(dòng)勢(shì)E及內(nèi)阻r．給定的器材有：兩個(gè)理想電壓表  （量程均為3V），理想電流表  （量程為0.6A），滑動(dòng)變阻器R，待測(cè)的電阻R₀，兩節(jié)串聯(lián)的電池，電鍵S及導(dǎo)線若干．某同學(xué)設(shè)計(jì)一個(gè)如圖（a）所示的電路測(cè)電池組的電動(dòng)勢(shì)及內(nèi)阻，調(diào)節(jié)變阻器，兩電壓表和電流表分別測(cè)得多組U₁、U₂、I的讀數(shù)，并作出U₁-I圖（圖線1）和U₂-I圖（圖線2），見圖（b）

（1）由圖可知得出電池組E的電動(dòng)勢(shì)為3.0V，內(nèi)阻為2.0Ω．
（2）若上述電路中少了一個(gè)電壓表，仍可用一個(gè)電路同時(shí)測(cè)干電池組的電動(dòng)勢(shì)E及內(nèi)阻r．請(qǐng)你在如圖（c）線框中畫出電路圖，并寫出簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)步驟．
實(shí)驗(yàn)步驟：①按電路圖連接好電路；，②閉合開關(guān)S，移動(dòng)滑片P使滑動(dòng)變阻器短路，測(cè)得兩電表讀數(shù)為U₁、I₁，③移動(dòng)滑片P使滑動(dòng)變阻器不短路，測(cè)得兩電表讀數(shù)為U₂、I₂，④整理器材，數(shù)據(jù)處理．．

Answer 1

分析 1、由歐姆定律U=IR可知，圖象2表示的是電阻R₀的電壓與電流關(guān)系，通過求出圖線的斜率可求出電阻值．
根據(jù)閉合電路歐姆定律U=E-Ir可知，圖線1表示的是電源的U-I關(guān)系，可通過縱軸截距和斜率來求出電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻值．
2、測(cè)量干電池組的電動(dòng)勢(shì)E及內(nèi)電阻r的實(shí)驗(yàn)原理是全電路歐姆定律E=U+Ir，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可得出合理的實(shí)驗(yàn)步驟．

解答 解：（1）電阻的伏安特性曲線的斜率等于電阻的阻值；則有：
R₀=$\frac{2}{0.5}$=4.0Ω；
當(dāng)外電路電流為零時(shí)，V₁所測(cè)為電源的電動(dòng)勢(shì)；故電源的伏安特性曲線由縱坐標(biāo)的交點(diǎn)為電源的電動(dòng)勢(shì)；故電動(dòng)勢(shì)為：E=3.0V；
當(dāng)外電路短路時(shí)，電源達(dá)到短路電流；此時(shí)，兩電壓表無(wú)示數(shù)；電阻R可作為內(nèi)阻處理；
則由閉合電路歐姆定律可知，電阻為：R=$\frac{E}{I}=\frac{3}{0.5}$=6Ω；
則電源的內(nèi)阻為：r=6-4=2.0Ω；
（2）若用一個(gè)電壓表進(jìn)行測(cè)量，則測(cè)量方法為常規(guī)方法；使滑動(dòng)變阻器短路，得出電流表及電壓表的讀數(shù)；再調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器得出兩表的讀數(shù)；由閉合電路歐姆定律即可求得電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻；

故實(shí)驗(yàn)步驟為：
①按電路圖連接好電路；
②閉合開關(guān)S，移動(dòng)滑片P使滑動(dòng)變阻器短路，測(cè)得兩電表讀數(shù)為U₁、I₁；
③移動(dòng)滑片P使滑動(dòng)變阻器不短路，測(cè)得兩電表讀數(shù)為U₂、I₂；
④整理器材，數(shù)據(jù)處理．
故答案為：（1）4.0；3.0；2.0；
（2）①按電路圖連接好電路；
②閉合開關(guān)S，移動(dòng)滑片P使滑動(dòng)變阻器短路，測(cè)得兩電表讀數(shù)為U₁、I₁；
③移動(dòng)滑片P使滑動(dòng)變阻器不短路，測(cè)得兩電表讀數(shù)為U₂、I₂；
④整理器材，數(shù)據(jù)處理．

點(diǎn)評(píng) 物理實(shí)驗(yàn)更多的考查設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)；而對(duì)于我們所不熟悉的實(shí)驗(yàn)，首先要認(rèn)真審題，通過題目中的原理及電路圖一定可以得出實(shí)驗(yàn)的解決方法．