Question

1．實(shí)驗(yàn)小組要測量一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)電阻．實(shí)驗(yàn)室有如下器材可供選擇；
A．待測干電池（電動勢約為1.5V，內(nèi)阻約為1.0Ω）
B．電壓表V（量程3V）
C．電流表A（量程0.6A，內(nèi)阻為2Ω）　　 
D．定值電阻R₀（阻值為990Ω）　　 
E．滑動變阻器（阻值范圍0-50Ω）
F．開關(guān)、導(dǎo)線若干　　　 

（1）為了盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差，在如圖所示的四個(gè)實(shí)驗(yàn)電路中應(yīng)選用�。�
（2）根據(jù)選定的電路圖選用需要的器材連接成實(shí)物圖（如圖1）．
（3）若實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)電壓表出現(xiàn)了故障，小組成員又找來一個(gè)電流計(jì)G（量程0～3mA，最小刻度0.1mA，內(nèi)阻為10Ω），請幫助重新設(shè)計(jì)一個(gè)測置電路，填在下面的矩形框內(nèi)（如圖2）．
（4）由重新設(shè)計(jì)的電路，通過多次調(diào)節(jié)滑動變阻器，測出多組電流計(jì)G和電流表A的示數(shù)I₁、I₂，畫出I₁-I₂圖象，則由圖象（如圖3）可得被測電池的電動勢E=1.47 V（取三位有效數(shù)字），內(nèi)阻r=0.82Ω．（取兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）分析給出的儀器，明確電流內(nèi)阻可以等效為電源內(nèi)阻，從而減小實(shí)驗(yàn)誤差；
（2）根據(jù)原理圖可得出對應(yīng)的實(shí)物圖；
（3）實(shí)驗(yàn)過程要測多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，電流表變化范圍應(yīng)當(dāng)大一些，根據(jù)電流表量程與電路圖，選擇合適的實(shí)驗(yàn)電路；在保證安全的前提下，為方便實(shí)驗(yàn)操作，應(yīng)選最大阻值較小的滑動變阻器．
（4）由圖象求出與縱軸的交點(diǎn)，然后由歐姆定律求出該電流所對應(yīng)的電壓，該電壓是電源的電動勢；圖象斜率的絕對值等于電源的內(nèi)阻．

解答 解：（1）由于電流表內(nèi)阻已知，因此可以將電流表內(nèi)阻等效為電源內(nèi)阻進(jìn)行分析，因此電路圖選擇丁圖；
（2）根據(jù)選擇的原理圖可得出對應(yīng)的實(shí)物圖；

（3）上述器材中雖然沒有電壓表，但給出了兩個(gè)電流表，將電流表串聯(lián)一個(gè)電阻，可以改裝成較大量程的電壓表．
根據(jù)歐姆定律若將電流表與定值電阻串聯(lián)有U=I₁R₀=0.003×990V=2.97V，與電動勢接近，故應(yīng)將電流表A₁與定值電阻串聯(lián)使用；故原理圖如圖所示；

（4）
圖象縱軸截距是I₁=1.48mA，
根據(jù)閉合電路歐姆定律得干路電流為零時(shí)，電源兩端的電壓等于電源電動勢，
所以電源電動勢E=I₁（R_A1+R₀）=1.48×10^-3A×（10Ω+990Ω）=1.48V；
內(nèi)阻r=$\frac{△U}{△I}$=$\frac{1.48-1.1}{0.45}$=0.84Ω；
故答案為：（1）丁；（2）如圖所示；（3）如圖所示；（4）1.48；0.84．

點(diǎn)評 本題考查電源電動勢的測量，要注意明確實(shí)驗(yàn)原理，能根據(jù)不同的條件分析不同的電路圖；遇到根據(jù)圖象求解的實(shí)驗(yàn)題，應(yīng)先根據(jù)物理定律寫出表達(dá)式，再整理出縱軸物理量與橫軸物理量的函數(shù)關(guān)系，再結(jié)合截距與斜率概念求解．