Question

8．欲測(cè)量靈敏電流計(jì)G的內(nèi)阻r_g和一個(gè)電源的電動(dòng)勢(shì)E內(nèi)阻r．要求：測(cè)量盡量準(zhǔn)確、能測(cè)多組數(shù)據(jù)且滑動(dòng)變阻器調(diào)節(jié)方便，電表最大讀數(shù)不得小于量程的$\frac{1}{3}$．待測(cè)元件及提供的其他實(shí)驗(yàn)器材有：
A、待測(cè)電源E：電動(dòng)勢(shì)約1.5V，內(nèi)阻在0.4-0.7Ω間
B、待測(cè)靈敏電流計(jì)G：量程500μA，內(nèi)阻在150～250Ω間
C、電流表A：量程2A，內(nèi)阻約0.1Ω
D、電壓表V：量程300mV，內(nèi)阻約500Ω
E、定值電阻R₀：R₀=300Ω；
F、滑動(dòng)變阻器R₁：最大阻值10Ω，額定電流1A
G、電阻箱R₂：0～9999Ω
H、開(kāi)關(guān)S一個(gè)，導(dǎo)線(xiàn)若干
（1）小亮先利用伏安法測(cè)量靈敏電流計(jì)G的內(nèi)阻r_g．
①圖甲是小亮設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖，其中虛線(xiàn)框中的元件是E；（填元件序號(hào)字母）
②說(shuō)明實(shí)驗(yàn)所要測(cè)量的物理量電壓表讀數(shù)U和電流表讀數(shù)I；
③寫(xiě)出靈敏電流計(jì)G內(nèi)阻的計(jì)算表達(dá)式r_g=$\frac{U}{I}$-R₀．
（2）測(cè)出r_g=200Ω后，小聰把靈敏電流計(jì)G和電阻箱R₂串聯(lián)、并將R₂接入電路的阻值調(diào)到2800Ω，使其等效為一只電壓表，接著利用伏安法測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)E及內(nèi)阻r．電路如圖乙所示．
若利用測(cè)量的數(shù)據(jù)，作出的靈敏電流計(jì)示數(shù)I_G與通過(guò)滑動(dòng)變阻器R₁的電流I的關(guān)系圖象如圖丙所示，則可得到電源的電動(dòng)勢(shì)E=1.5V，內(nèi)阻r=0.6Ω．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)方法可測(cè)出G表內(nèi)阻，注意電表的量程，從而選擇合適的電路圖；并得出內(nèi)阻的表達(dá)式；
（2）通過(guò)計(jì)算得出電源的路端電壓，由閉合電路歐姆定律可得出電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻．

解答 解：（1）①G表本身可以測(cè)量通過(guò)的電流，但由題意可知，G表內(nèi)阻較小，無(wú)法直接用電壓表進(jìn)行測(cè)量，故應(yīng)與定值電阻串聯(lián)后再與電壓表并聯(lián)；
故虛線(xiàn)框中的元件是定值電阻E；
②③用I表示G表示數(shù)，U表示V表示數(shù)；由歐姆定律可知，I=$\frac{U}{R+{R}_{0}}$，解得：R=$\frac{U}{I}$-R₀；因此需要測(cè)量的物理量為電壓表示數(shù)U和電流表示數(shù)I；
（2）將G表與電阻箱串聯(lián)后，可以充當(dāng)電壓表使用，則其應(yīng)并聯(lián)在電源兩端，滑動(dòng)變阻器與電流表串聯(lián)后即可進(jìn)行測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)；電源的路端電壓U=I_G（200+2800）=3000I_G；故圖象與縱坐標(biāo)的交點(diǎn)為I=500μA=500×10^-6A=5×10^-4A，則電源的電動(dòng)勢(shì)為：E=5×10^-4×3000=1.5V；
內(nèi)阻r=$\frac{500-350}{0.75}$=0.6Ω；
故答案為；（1）①E；②電壓表讀數(shù)U和電流表讀數(shù)I；③$\frac{U}{I}$-R₀；（2）1.5，0.6

點(diǎn)評(píng) 本題考查伏安法測(cè)電阻以及測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻，在解題時(shí)要注意分析實(shí)驗(yàn)中給出的儀器是否符合實(shí)驗(yàn)要求，然后才能根據(jù)我們所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行分析得出合理的實(shí)驗(yàn)電路，并能進(jìn)行數(shù)據(jù)處理．