Question

18．用伏安法測定電源的電動勢和內(nèi)阻．提供的實驗器材有：
A．待測電源（電動勢約18V，內(nèi)阻約2Ω）
B．電壓表（內(nèi)阻約幾十千歐，量程為6V）
C．電流表（內(nèi)阻約為0.3Ω，量程為3A）
D．滑動變阻器（0～50Ω，3A）
E．電阻箱（最大阻值999999Ω）
F．開關(guān)
G．導(dǎo)線若干
（1）為完成實驗，該同學(xué)將量程6V電壓表擴(kuò)大量程，需測定電壓表的內(nèi)阻，該同學(xué)設(shè)計了下圖所示的甲、乙兩個電路，經(jīng)過思考，該同學(xué)選擇了甲電路，該同學(xué)放棄乙電路的理由是：電路中電流太小，電流表無法準(zhǔn)確測量電流．
（2）該同學(xué)按照圖甲連接好電路，進(jìn)行了如下幾步操作：
①將滑動變阻器觸頭滑到最左端，把電阻箱的阻值調(diào)到零；②閉合開關(guān)，緩慢調(diào)節(jié)滑動變阻器的觸頭，使電壓表指針指到6.0V；③保持滑動變阻器觸頭不動，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，使電壓表的示數(shù)為2.0V；④保持電阻箱的阻值不變，使電阻箱和電壓表串聯(lián)，改裝成新的電壓表，改裝后電壓表的量程為18V．
（3）將此電壓表（表盤未換）與電流表連成如圖丙所示的電路，測電源的電動勢和內(nèi)阻，調(diào)節(jié)滑動變阻器的觸頭，讀出電壓表示數(shù)U和電流表示數(shù)I，做出的U-I圖象如丁圖所示，則U，I，E（電動勢），r（內(nèi)阻）四個物理量之間滿足的關(guān)系式為3U=E-Ir，電源的電動勢為17.4V，內(nèi)阻為1.60Ω．（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電路的連接可明確能否準(zhǔn)確測量，從而得出棄用的原因；
（2）根據(jù)電阻箱的讀數(shù)方法可得出對應(yīng)的電阻；再根據(jù)串并聯(lián)電路的規(guī)律可明確改裝后電壓表的量程；
（3）根據(jù)閉合電路歐姆定律以及改裝原理可得出對應(yīng)的表達(dá)式，從而根據(jù)數(shù)學(xué)規(guī)律可求得電源的電動勢和內(nèi)電阻．

解答 解：（1）由電路圖可知，乙電路中電流表與電壓表串聯(lián)，因電壓表內(nèi)阻較大，故使電路中電流太小，電流表無法準(zhǔn)確測量；
（2）由題意可知，加在電壓表與電阻箱兩端的電壓之和為加在電壓表兩端的電壓的3倍，故改裝后的量程為：3×6=18V；
（3）根據(jù)閉合電路歐姆定律以及改裝原理可知，3U=E-Ir，則可知，U=$\frac{E}{3}$-$\frac{Ir}{3}$；由圖象可知，電源的電動勢E=5.8×3=17.4V；內(nèi)阻r=3×$\frac{5.8-5.0}{1.50}$=1.60Ω；
故答案為：（1）電路中電流太小，電流表無法準(zhǔn)確測量電流；（2）18；（3）3U=E-Ir；17.4；1.60．

點評 本題考查測量電動勢和內(nèi)電阻的實驗，要注意掌握根據(jù)圖象求解電動勢和內(nèi)電阻的方法，同時注意電表改裝原理的方法和量程的確定．