Question

2．如圖（a）是“測電池的電動勢和內(nèi)阻”的實驗電路，如果采用一節(jié)新干電池進行實驗，實驗時會發(fā)現(xiàn)，當滑動變阻器在阻值較大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)時，電壓表讀數(shù)變化很小，原因是：新電池的內(nèi)阻很小∴，從而影響測量值的精確性．
為了較精確地測量一節(jié)新干電池的內(nèi)阻，可用以下給定的器材和一些導線來完成實驗，器材：量程3V的理想電壓表V，量程0.6A的電流表A（具有一定內(nèi)阻），定值電阻R₀（R₀=1.5Ω），滑動變阻器R₁（0～10Ω），滑動變阻器R₂（0～200Ω），開關S．

（1）實驗電路原理圖如圖（b），加接電阻R₀有兩方面的作用，一是方便實驗操作和數(shù)據(jù)測量，二是防止變阻器電阻過小時，電池被短路或電流表被燒壞．
（2）為方便實驗調(diào)節(jié)且能較準確地進行測量，滑動變阻器應選用R₁（填R₁或 R₂）．
（3）用筆畫線代替導線在圖（c）中完成實物連接圖．
（4）實驗中改變滑動變阻器的阻值，測出幾組電流表和電壓表的讀數(shù)在給出的U-I坐標系中畫出U-I圖線如圖（d）所示，則新干電池的內(nèi)阻r=0.29Ω．（保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 本題的關鍵是明確新電池的內(nèi)阻很小，電池的內(nèi)壓降很小，電壓表的讀數(shù)變化很小，所以實驗應選內(nèi)阻較大的舊電池；題（1）的關鍵是明確定值電阻除方便操作和測量外，還可以保護電池和電流表；題（2）的關鍵是根據(jù)閉合電路歐姆定律求出電路中需要的最大電阻即可；題（3）的關鍵是連線時注意電表的量程和正負極；題（4）的關鍵是根據(jù)閉合電路歐姆定律寫出關于U與I的函數(shù)表達式，然后根據(jù)斜率和截距的概念即可求解．

解答 解：根據(jù)U=E-Ir可知，由于新電池時內(nèi)阻很小，電池內(nèi)壓降很小，電壓表的讀數(shù)變化很小，所以如果采用一節(jié)新干電池進行實驗，實驗時會發(fā)現(xiàn)，當滑動變阻器在阻值較大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)時，電壓表讀數(shù)變化很小，原因是新電池的內(nèi)阻很小，內(nèi)電路的電壓降很�。�
（1）：加接電阻R₀有兩方面的作用，一是方便實驗操作和數(shù)據(jù)測量，二是防止變阻器電阻過小時，電池被短路或電流表被燒壞（或限制電流，防止電源短路）；
（2）：電流表的量程${I}_{A}^{\;}$=0.6A，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，電路中需要的最大電阻應為：${R}_{max}^{\;}$=$\frac{E}{{\frac{1}{3}I}_{A}^{\;}}=\frac{1.5}{\frac{1}{3}×0.6}Ω=7.5Ω$，
所以變阻器應選${R}_{1}^{\;}$；
（3）如圖所示：

（4）：根據(jù)閉合電路歐姆定律應用：E=U+I（r+${R}_{0}^{\;}$），
整理可得：U=-（r+${R}_{0}^{\;}$）I+E，
根據(jù)函數(shù)斜率的概念應有：r+${R}_{0}^{\;}$=$\frac{1.50-1.00}{0.28}$，解得r=0.29；
故答案為：讀數(shù)變化很小，新電池的內(nèi)阻很小，內(nèi)電路的電壓降很小
（1）防止變阻器電阻過小時，電池被短路或電流表被燒壞
（2）${R}_{1}^{\;}$
（3）如圖
（4）0.29

點評 應明確：①測定電池電動勢和內(nèi)阻實驗應選擇內(nèi)阻較大的舊電池；②通過電流表的最小電流應為電流表量程的$\frac{1}{3}$；③遇到根據(jù)圖象求解的問題，應根據(jù)物理規(guī)律整理出關于縱軸與橫軸物理量的函數(shù)表達式，再根據(jù)斜率和截距的概念即可求解．