Question

某班舉行了一次物理實驗操作技能比賽，其中一項比賽為用規(guī)定的電學(xué)元件設(shè)計合理的電路圖，并能較準確的測量若干個由幾節(jié)電池組成的電池組（均密封，只引出正負電極）的電動勢及其內(nèi)阻．給定的器材如下：
A．電流表G（滿偏電流10mA，內(nèi)阻10Ω）
B．電流表A（0～0.6A～3A，內(nèi)阻未知
C．滑動變阻器R₀（0～100Ω，1A）
D．定值電阻R（阻值990Ω）E．開關(guān)與導(dǎo)線若干
（1）小劉同學(xué)用提供的實驗器材，設(shè)計了如圖甲所示的電路，請你按照電路圖在乙圖上完成實物連線．

（2）丙圖為該同學(xué)根據(jù)上述設(shè)計的實驗電路利用測出的數(shù)據(jù)繪出的I₁-I₂圖線（I₁為電流表G的示數(shù)，I₂為電流表A的示數(shù)），則由圖線可以得到被測電池的電動勢E=

 

V，內(nèi)阻r=

 

Ω．

（3）另一位小張同學(xué)對另一電池組也用上面的實驗連接進行測量，初始時滑片P在最右端，但由于滑動變阻器某處發(fā)生斷路，合上電鍵后發(fā)現(xiàn)滑片P向左滑過一段距離x后電流表A才有讀數(shù)，于是該同學(xué)根據(jù)測出的數(shù)據(jù)作出了兩個電流表讀數(shù)I與x的關(guān)系圖，如圖丁所示，則根據(jù)圖象可知，此電池組的電動勢為

 

V，內(nèi)阻為

 

Ω．

Answer 1

分析：（1）已知原理圖，根據(jù)原理圖先連出其中一個支路，再去連接另一支路，注意導(dǎo)線不能交叉；
（2）圖象與縱坐標的截距表示電源的電動勢；圖象的斜率表示電源的內(nèi)阻；
（3）由圖可知，當滑動變阻器斷路時，表頭的示數(shù)與固定電阻的乘積等于電源的輸出電壓；而當滑片滑到最左側(cè)時，滑動變阻器短路，此時電流表2所示電流為流過電源的電流，由閉合電路歐姆定律列式，聯(lián)立可求得內(nèi)電阻．

解答：解：（1）先將電流表及滑動變阻器串接在電源兩端；再并聯(lián)另一支路，電路中連線避免交叉；答案如圖所示；
（2）電流表G和定值電阻R組成了一個量程為10V的電壓表，由U=E-Ir可得．圖象與縱軸的交點為電源的電動勢，由圖可知，電動勢E=7.5V；圖象的斜率表示電源的內(nèi)阻，內(nèi)阻r=

7-5

0.5-0.1

=5.0Ω；
（3）由丁圖可知，滑片滑到12cm之前，滑動變阻器一直斷路，此時表頭及定值電阻導(dǎo)通，電流值為9.0mA；則此時電源的輸出電壓：U=9.0mA×（990+10）=9.0V；由閉合電路歐姆定律U=E-Ir可得：9.0=E-0.009r
當滑片超過12cm時，滑動變阻器部分導(dǎo)通，當滑片滑到最左側(cè)時電流為：I_短=0.52A；此時電壓為：3.0mA×1000=3.0V；則有：
3.0=E-0.52r
聯(lián)立解得：
E=9.1V，r≈11Ω
故答案為：（1）如圖所示；（2）7.5；5.0．（3）9.1；11.0．

點評：本題難點在第3問，要注意表頭與定值電阻在這里應(yīng)作為電壓表使用，計算時，由于達到最左側(cè)時，流過表頭的電流較小，故在計算中可以忽略不計．