Question

14．小華、小剛共同設(shè)計了圖甲所示的實驗電路，電路中的各個器材元件的參數(shù)為：電池組（電動勢約6V，內(nèi)阻r約3Ω）、電流表（量程2.0A，內(nèi)阻r_A=0.8Ω）、電阻箱R₁（0～99.9Ω）、滑動變阻器R₂（0～R_t）、開關(guān)三個及導(dǎo)線若干．他們認(rèn)為該電路可以用來測電源的電動勢、內(nèi)阻和R₂接入電路的阻值．

（1）小華先利用該電路準(zhǔn)確地測出了R₂接入電路的阻值．
他的主要操作步驟是：先將滑動變阻器滑片調(diào)到某位置，接著閉合S、S₂，斷開S₁，讀出電流表的示數(shù)I；再閉合S、S₁，斷開S₂，調(diào)節(jié)電阻箱的電阻值為3.6Ω時，電流表的示數(shù)也為I．此時滑動變阻器接入電路的阻值為3.6Ω．
（2）小剛接著利用該電路測出了電源電動勢和內(nèi)電阻．
①他的實驗步驟為：
a．在閉合開關(guān)前，調(diào)節(jié)電阻R₁或R₂至最大值（選填“最大值”或“最小值”），之后閉合開關(guān)S，再閉合S₁（選填“S₁”或“S₂”）；
b．調(diào)節(jié)電阻R₁（選填“R₁”或“R₂”），得到一系列電阻值R和電流I的數(shù)據(jù)；
c．?dāng)嚅_開關(guān)，整理實驗儀器．
②圖乙是他由實驗數(shù)據(jù)繪出的$\frac{1}{I}$-R圖象，圖象縱軸截距與電源電動勢的乘積代表電源內(nèi)阻和電流表的內(nèi)阻之和，電源電動勢E=6.0V，內(nèi)阻r=2.8Ω．（計算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 （1）由電路的結(jié)構(gòu)可知測出了R₂接入電路的阻值用的是等值替代法．
（2）實驗中采用的是電阻箱和電流表的方式測定電動勢和內(nèi)電阻；根據(jù)實驗的原理可知應(yīng)采用的方式；
（3）分析電流與電阻的關(guān)系，由閉合電路歐姆定律可得出符合本實驗的公式，再結(jié)合圖象的性質(zhì)利用函數(shù)關(guān)系即可求得電動勢和內(nèi)電阻．

解答 解：（1）用等值替代法可測出R₂接入電路的阻值，電阻箱的示數(shù)等于接入電路的阻值為3.6Ω
　　（2）要用電阻箱與電流表結(jié)合測量電動勢與內(nèi)阻，則要改變電阻箱的值，則
a．在閉合開關(guān)前，調(diào)節(jié)電阻R₁或R₂至最大值，之后閉合開關(guān)S，再閉合 S₁．
b．調(diào)節(jié)電阻 R₁得到一系列電阻值R和電流I的數(shù)據(jù)；
（3）由閉合電路歐姆定律可得：E=I（R+R_A+r），即：$\frac{1}{I}$=$\frac{R}{E}$+$\frac{{R}_{A}+r}{E}$；
  由上式可知：圖線的斜率是電動勢的倒數(shù)，圖象的斜率為$\frac{1}{E}$=$\frac{1}{6}$，可得E=6.0V；圖象縱軸截距與電源電動勢的乘積代表電源內(nèi)阻和電流表的內(nèi)阻之和；
圖線在縱軸上的截距是$\frac{{R}_{A}+r}{E}$=b=0.60　　　
可得；r=2.8Ω；
故答案為：（1）3.6、（2）①最大值、S₁、R₁、②電源內(nèi)阻和電流表的內(nèi)阻之和、6.0  2.8

點評 本題考查測量電動勢和內(nèi)電阻的實驗，解答本題的關(guān)鍵在于明確等電阻替代法測電阻，注意能正確根據(jù)題意列出對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系，才能準(zhǔn)確得出結(jié)果．