Question

20．現(xiàn)在按圖1所示的電路測(cè)量一節(jié)舊干電池的電動(dòng)勢(shì)E（約1.5V）和內(nèi)阻r（約20Ω），可供選擇的器村如下：電流表A₁、A₂（量程0～500μA）內(nèi)阻約為500，滑動(dòng)變阻器R（阻值0～100，額定電流1.0A），定值電阻R₁（阻值約為100Ω）電阻箱R₂、R₃（阻值0～999.9Ω），開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干．由于現(xiàn)有電流表量程偏小，不能滿足實(shí)驗(yàn)要求，為此，先將電流表改裝（擴(kuò)大量程），然后再按圖1電路進(jìn)行測(cè)量．

（1）測(cè)量電流表A₂的內(nèi)阻按圖2電路測(cè)量A₂的內(nèi)阻，以下給出了實(shí)驗(yàn)中必要的操作．
A．閉合S₁、S₂
B．?dāng)嚅_(kāi)S₁
C．按圖2連接線路，將滑動(dòng)變阻器R的滑片調(diào)至最左端，R₂調(diào)至最大
D．?dāng)嚅_(kāi)S₂，閉合S₃
E．調(diào)節(jié)R₂，使A₁的示數(shù)為I₁，記錄R₂的值
F．調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R，使A₁、A₂的指針偏轉(zhuǎn)適中，記錄A₁的示數(shù)I₁
請(qǐng)按合理順序排列實(shí)驗(yàn)步驟（填序號(hào)）：CAFDEB 
（2）將電流表A₂（較小量程）改裝成電流表A（較大量程）如果（1）中測(cè)出A₂的內(nèi)阻為624.0Ω，現(xiàn)用R₂將A₂改裝成量程為20mA的電流表A，應(yīng)把R₂調(diào)為16Ω 12Ω與A₂并聯(lián)，改裝后電流表A的內(nèi)阻R_A為15.6Ω 
（3）利用電流表A、電阻箱R₃測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻用電流表A、電阻箱R₃及開(kāi)關(guān)S按圖1所示電路測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻．實(shí)驗(yàn)時(shí)，改變R₃的值，記下電流表A的示數(shù)I，得到若干組R₃、I的數(shù)據(jù)，然后通過(guò)做出如圖3的線性圖象，圖中直線的斜率 表示E，圖中縱軸截距的絕對(duì)值表示 r．縱軸截距的絕對(duì)值．

Answer 1

分析 器材選取的原則是安全、精確，根據(jù)此原則選擇合適的器材．
通過(guò)半偏法測(cè)量電流表的內(nèi)阻，根據(jù)電阻箱的讀數(shù)求出電流表的內(nèi)阻大�。�
電流表改裝的方法是并聯(lián)小電阻，并聯(lián)后量程增加，內(nèi)阻變小．測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻類(lèi)問(wèn)題，其核心原理為閉合電路的歐姆定律．

解答 解：（1）等效替代法測(cè)電阻的核心是“效果相同”，本題中體現(xiàn)為使A₁的示數(shù)相同；實(shí)驗(yàn)步驟包括：安裝儀器、閉合開(kāi)關(guān)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中先調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R，使A₁、A₂的指針偏轉(zhuǎn)適中，記錄A₁的示數(shù)I₁，再斷開(kāi)S₁，使A₁的示數(shù)為I₁，記錄R₂的值；最后斷開(kāi)電源即可；故步驟為：ACFDEB；
（2）
電阻R₂需要分擔(dān)電流：I₂ =20mA-500μA=0.0195A
電阻R₂電壓：U₂=I_A×R=500μA×624Ω=0.312V
則：R₂=$\frac{{U}_{2}}{{I}_{2}}$=$\frac{0.312}{0.0195}$≈16Ω，
改裝后總電阻為：R_A=$\frac{16×624}{16+624}$=15.6Ω
（3）由閉合電路歐姆定律得：E=I（R_A+R₃++r），將此公式變形后即得：
R₃+R_A=r+$\frac{1}{E}×\frac{1}{I}$
由圖可及函數(shù)關(guān)系可知：直線斜率的倒數(shù)表示E，縱軸截距除以斜率表示r．
故答案為：（1）CAFDEB；（2）16Ω；15.6Ω；（3）直線斜率；縱軸截距的絕對(duì)值

點(diǎn)評(píng) 測(cè)電阻的方法有伏安法、半偏法、等效替代法等．電表改裝原理可記為“串大并小”．測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻始終離不開(kāi)閉合電路的歐姆定律．