Question

7．實(shí)驗(yàn)室有下列器材：
A．直流電源（6V，內(nèi)阻未知）
①靈敏電流計(jì)（量程為5mA，內(nèi)阻約為50Ω）；
②電壓表（量程為0-0.3V，內(nèi)阻約為10kΩ）；
③電阻箱R1（阻值范圍為0-9999Ω）；
④滑動(dòng)變阻器R2（阻值范圍為0-100Ω，最大電流為1.5A）；
⑤舊電池一節(jié)；
⑥導(dǎo)線、開關(guān)若干．

（1）某實(shí)驗(yàn)小組先測(cè)靈敏電流計(jì)的內(nèi)阻，電路如圖1所示，當(dāng)電阻箱旋鈕位置如圖所示時(shí)，測(cè)得電壓表示數(shù)為1V，靈敏電流計(jì)示數(shù)為4mA，則靈敏電流計(jì)內(nèi)阻為45Ω．
（2）為將靈敏電流計(jì)的量程擴(kuò)大為原來的10倍，該實(shí)驗(yàn)小組將電阻箱與靈敏電流計(jì)并聯(lián)，則應(yīng)將電阻箱R1的阻值調(diào)為5Ω．調(diào)好后連接成如圖丙所示的電路測(cè)該電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器讀出了幾組電壓表和電流計(jì)的示數(shù)如下表，請(qǐng)?jiān)趫D丁所示的坐標(biāo)系中作出合適的U-I_G圖線． 

U/V	0.8	0.9	1.0	1.1	1.2
IG/mA	3.0	2.5	2.0	1.5	1.0

（3）利用U-I_G圖線測(cè)出該電池的電動(dòng)勢(shì)為1.40V，內(nèi)阻為15.5Ω．

Answer 1

分析 （1）電阻箱各旋鈕示數(shù)與對(duì)應(yīng)倍率的乘積之和是電阻箱示數(shù)；由串聯(lián)電路特點(diǎn)與歐姆定律求出靈敏電流計(jì)的內(nèi)阻．
（2）根據(jù)并聯(lián)電路特點(diǎn)與歐姆定律求出并聯(lián)電阻阻值；應(yīng)用描點(diǎn)法作出圖象．
（3）電源U-I圖象與縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)值是電源電動(dòng)勢(shì)，圖象斜率絕對(duì)值是電源內(nèi)阻．

解答 解：（1）由圖乙所示電阻箱可知，電阻箱示數(shù)為：R₁=0×1000Ω+4×100Ω+5×10Ω+5×1Ω=455Ω，
由歐姆定律可得：R_g+R₁=$\frac{U}{I}$=$\frac{2}{0.004}$=500Ω，
電流計(jì)內(nèi)阻為：R_g=500-455=45Ω．
（2）將靈敏電流計(jì)的量程擴(kuò)大為原來的10倍，并聯(lián)電阻阻值：R=$\frac{{I}_{g}{R}_{g}}{I-{I}_{g}}$=$\frac{45{I}_{g}}{10{I}_{g}-{I}_{g}}$=5Ω；
根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系內(nèi)描出對(duì)應(yīng)點(diǎn)，然后根據(jù)描出的點(diǎn)作出圖象，圖象如圖所示：

（3）由圖示電源U-I圖象可知，圖象與縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)值為1.4，電源電動(dòng)勢(shì)E=1.40V，
電流表內(nèi)阻，R_A=$\frac{{R}_{1}{R}_{g}}{{R}_{1}+{R}_{g}}$=$\frac{5×45}{5+45}$=4.5Ω，
圖象斜率：k=$\frac{△U}{△I}$=$\frac{1.4-0.8}{0.003×10}$=20Ω，
電源內(nèi)阻：r=k-R_A=20-4.5=15.5Ω．
故答案為：（1）45；（2）5，U-I_G圖象如圖所示；（3）1.40，15.5．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了求電流表內(nèi)阻、電流表改裝、作圖象、求電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻；電阻箱各旋鈕示數(shù)與對(duì)應(yīng)倍率的乘積之和是電阻箱示數(shù)，分析清楚電路結(jié)構(gòu)、應(yīng)用串聯(lián)電路特點(diǎn)可以求出電流計(jì)內(nèi)阻；電源U-I圖象與縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)值是電源電動(dòng)勢(shì)，圖象斜率的絕對(duì)值是電源內(nèi)阻．