Question

1．某同學(xué)要測(cè)量一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻．他根據(jù)老師提供的以下器材，畫出了如圖1所示的原理圖．

①電壓表V（量程3V，內(nèi)阻R_V=10kΩ）
②電流表G（量程3mA，內(nèi)阻R_g=100Ω）
③電流表A（量程3A，內(nèi)阻約為0.5Ω）
④滑動(dòng)變阻器R₁（0～20Ω，2A）
⑤滑動(dòng)變阻器R₂（0～100Ω，1A）
⑥定值電阻R₃=0.5Ω
⑦開關(guān)S和導(dǎo)線若干
a．該同學(xué)沒有選用電流表A的原因是量程與被測(cè)電流值相比較太大．
b．該同學(xué)將電流表G與定值電阻R₃并聯(lián)，實(shí)際上是進(jìn)行了電表的改裝，則他改裝后的電流表對(duì)應(yīng)的量程是0.603A．
c．為了能準(zhǔn)確地進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)為了操作方便，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用的滑動(dòng)變阻器是R₁（填寫器材編號(hào)）
d．該同學(xué)利用上述實(shí)驗(yàn)原理圖測(cè)得數(shù)據(jù)，以電流表G的讀數(shù)為橫坐標(biāo)，以電壓表V的讀數(shù)為縱坐標(biāo)繪出了如圖2所示的圖線，根據(jù)圖線可求出電源的電動(dòng)勢(shì)E=1.48V（保留三位有效數(shù)字），電源的內(nèi)阻r=0.84Ω（保留兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 ①根據(jù)干電池的電動(dòng)勢(shì)和滑動(dòng)變阻器R₁，可估算出電路中電流最小值，沒有選用電流表A的原因是量程太大；
②根據(jù)并聯(lián)電路的特點(diǎn)求解改裝后的電流表對(duì)應(yīng)的量程；
③為方便實(shí)驗(yàn)操作，應(yīng)選最大阻值較小的滑動(dòng)變阻器；
④根據(jù)電流表G讀數(shù)與改裝后電流表讀數(shù)的關(guān)系，由閉合電路歐姆定律求出電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻．

解答 解：①一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)約E=1.5V，為方便實(shí)驗(yàn)操作，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選R₁，它的阻值范圍是0-10Ω，
電路中最小電流約為I_min=$\frac{E}{R}$=$\frac{1.5}{10}$=0.15A，電流表A的量程是3A，0.15A不到該量程的三分之一，
流表量程太大，因此不能用電流表A．
②改裝后電流表量程：I=I_g+$\frac{{I}_{g}{R}_{g}}{{R}_{3}}$=0.003+$\frac{0.003×10}{0.5}$A=0.603A；
③為使電路中電流較大，并且方便調(diào)節(jié)，故實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用的滑動(dòng)變阻器是阻值范圍較小的R₁．
④由上可知，改裝后電流表的量程是電流表G量程的200倍，圖象的縱截距b等于電源的電動(dòng)勢(shì)，由圖讀出電源的電動(dòng)勢(shì)為：E=1.48V．
圖線的斜率大小k=r，由數(shù)學(xué)知識(shí)知：k=$\frac{△U}{△I}$=$\frac{1.48-1.06}{2.5×200×1{0}^{-3}}$=0.84，則電源的內(nèi)阻為：r=k=0.84Ω
故答案為：①量程與被測(cè)電流值相比較太大；②0.603；③R₁；④1.48；0.84．

點(diǎn)評(píng) 測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)，采用改裝的方式將表頭改裝為量程較大的電流表，再根據(jù)原實(shí)驗(yàn)的研究方法進(jìn)行分析研究，注意數(shù)據(jù)處理的方法．