Question

20．一課外小組同學想要測量一個電源的電動勢及內(nèi)阻．準備的器材有：
電流表 （0～200mA，內(nèi)阻是12Ω）
電阻箱R（最大阻值9.9Ω）
一個開關和若干導線．
（1）由于電流表A的量程較小，考慮到安全因素，同學們將一個定值電阻和電流表A并聯(lián)，若要使連接后流過定值電阻的電流是流過電流表A的電流的3倍，則定值電阻的阻值R₀=4Ω．
（2）圖1虛線框中為同學設計的實驗電路的一部分，請將電路圖補充完整．
（3）若實驗中記錄電阻箱的阻值R和電流表A的示數(shù)I，并計算出$\frac{1}{I}$ 得到多組數(shù)據(jù)后描點作出R-$\frac{1}{I}$ 圖線如圖2所示，則該電源的電動勢E=8.0V，內(nèi)阻r=3.0Ω．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)串并聯(lián)電路的電壓規(guī)律可知電壓相等，再由歐姆定律即可求得定值電阻的阻值；
（2）要想測出電源的電動勢和內(nèi)電阻，只需找出電源兩端的電壓及流過電流的電流即可，根據(jù)題目中給出的條件可以采用安阻法進行測量；
（3）由閉合電路歐姆律可得出表達式，根據(jù)數(shù)形關系可求得電動勢和內(nèi)電阻．

解答 解：（1）由并聯(lián)電路規(guī)律可知，并聯(lián)部分電壓相等，要使并聯(lián)后流過定值電阻的電流是流過電流表的電流的3倍；則由并聯(lián)電路規(guī)律可知：
R₀=$\frac{IR}{3I}$=$\frac{12}{3}$=4Ω；
（2）根據(jù)改裝原理以及測量電動勢和內(nèi)電阻實驗原理可知應將改裝后的電表與電阻箱串聯(lián)接在電源兩端，故測量原理圖如圖所示；

（3）閉合電路歐姆定律可知：I=$\frac{1}{4}$×$\frac{E}{r+R+\frac{4×12}{4+12}}$
則變形得：R=$\frac{E}{4I}$-3-r；
故圖象中的斜率等于k=$\frac{E}{4}$=$\frac{6}{3}$=2；
故：E=8.0V；
圖象與縱坐標的交點為-6.0=-r-3
解得：r=3.0Ω
故答案為：（1）并；4； （2）如圖所示； （3）8.0，3.0

點評 本題考查了測量電動勢和內(nèi)電阻的實驗，知道實驗原理即可作出實驗電路圖，根據(jù)改裝原理以及閉合電路歐姆定律可得出函數(shù)表達式，由圖象可以求出電源電動勢與內(nèi)阻．