Question

20．某同學做實驗測量某電池的電動勢和內(nèi)阻，所用器材如下：
待測電池，電動勢約2V，內(nèi)阻約1Ω；
電壓表V，其3.0V量程內(nèi)阻約為2kΩ，15V量程內(nèi)阻約為10kΩ；
電流表A，其0.3A量程內(nèi)阻約為5Ω，1.0A量程內(nèi)阻約為1Ω；
滑動變阻器R，總電阻約為10Ω，額定電流1.0A；
開關一個，導線若干．
（1）按照電路需求，電壓表應選擇3.0V量程，電流表應選擇1.0A量程；
（2）在答題紙方框中畫出實驗測量電路圖；
（3）滑動變阻器取不同數(shù)值，可測的多組數(shù)據(jù)，若測得兩組電壓表、電流表讀數(shù)分別為U₁、I₁和U₂、I₂，則利用此數(shù)據(jù)表達出實驗結(jié)果為：電池電動勢E=$\frac{{U}_{1}{I}_{2}-{U}_{2}{I}_{2}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$，電池內(nèi)阻r=$\frac{{U}_{1}-{U}_{2}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電池的電動勢可以選擇電壓表的量程，根據(jù)歐姆定律可明確電流大小，從而選擇電流表；
（2）根據(jù)實驗原理和要求可得出對應的電路圖；
（3）根據(jù)閉合電路歐姆定律列式，聯(lián)立可表示出電源的電動勢和內(nèi)電阻．

解答 解：（1）因電源的電動勢為2V，故電壓表應選擇3.0V量程；電源的內(nèi)阻約為1Ω；故電路中最大電流約為I_max=$\frac{2}{1}$=2A；滑動變阻器只有一個，總電阻為10Ω；滑動變阻器全部接入時電流最小約為I_min=$\frac{2}{10}$=0.2A； 故為了準確測量及安全性考慮，電流表量程應選擇1A量程；
（2）根據(jù)題意可知，本實驗采用滑動變阻器與電流表串聯(lián)接在電源兩端進行測量，由于電源內(nèi)阻較小，故應采用電流表相對電源外接法，故電路圖如圖所示；
（3）由閉合電路歐姆定律可知：
U₁=E-I₁r；
U₂=E-I₂r
聯(lián)立解得：E=$\frac{{U}_{1}{I}_{2}-{U}_{2}{I}_{2}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$；
r=$\frac{{U}_{1}-{U}_{2}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$； 
故答案為：（1）3.0V； 1.0A；
（2）如圖所示；
（3）$\frac{{U}_{1}{I}_{2}-{U}_{2}{I}_{2}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$；$\frac{{U}_{1}-{U}_{2}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$

點評 本題根據(jù)閉合電路歐姆定律中的電路設計，儀表量程選擇以及數(shù)據(jù)的處理方法；知道電流表應采用相對電源的外接法；同時要注意明確雖然利用公式列方程求解時誤差較大，但也要注意掌握此方法，明確數(shù)規(guī)律在物理學中的應用．