Question

3．某實(shí)驗(yàn)小組想通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)室提供的實(shí)驗(yàn)器材如下：
A．待測(cè)的干電池（電動(dòng)勢(shì)約為1.5V，內(nèi)電阻約為4Ω）
B．直流電流表A₁（0～0.6A，內(nèi)阻約為0.5Ω）
C．直流電流表A₂（0～3A，內(nèi)阻約為0.1Ω）
D．電壓表V₁（0～2V，內(nèi)阻約為2000Ω）
E．電壓表V₂（0～6V，內(nèi)阻約為6000Ω）
F．滑動(dòng)變阻器R₁（最大電阻20Ω，額定電流2A）
G．滑動(dòng)變阻器R₂（最大電阻200Ω，額定電流1A）
H．電阻箱R₃（最大電阻99.9Ω，額定電流1A）
I．開關(guān)，導(dǎo)線若干

（1）若用伏安法測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，要求測(cè)量有盡可能高的精確度且便于調(diào)節(jié)，應(yīng)選擇的電流表是B，電壓表是D，滑動(dòng)變阻器是F（填代號(hào)）
（2）請(qǐng)將圖甲中實(shí)物連接成實(shí)驗(yàn)電路
（3）若用伏安法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻時(shí)，電流表出了故障，實(shí)驗(yàn)小組如想方便且能較準(zhǔn)確地進(jìn)行測(cè)量，需將實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，只需去掉電流表，將上述器材中的F換成H即可（填寫器材前面的字母）
（4）實(shí)驗(yàn)小組在改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)中得到了多組路端電壓和外電阻的數(shù)據(jù)，對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，在坐標(biāo)紙上作出了如圖乙所示圖線，由圖線得出：干電池的電動(dòng)勢(shì)E=1.4V，內(nèi)阻r=3.3Ω（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）實(shí)驗(yàn)中要能保證安全和準(zhǔn)確性，根據(jù)干電池的電動(dòng)勢(shì)可選出電壓表；根據(jù)已知電壓值和電阻粗估電流值，則可以得出電流表；根據(jù)實(shí)驗(yàn)安全要求可以選擇滑動(dòng)變阻器；
（2）本實(shí)驗(yàn)應(yīng)采用電阻箱和電壓表聯(lián)合測(cè)量，由實(shí)驗(yàn)原理可得出電路原理圖；
（3）由原理利用閉合電路歐姆定律可得出表達(dá)式，由數(shù)學(xué)關(guān)系可得出電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻．

解答 解：（1）由題意可知，電源電動(dòng)勢(shì)為1.5V，則電壓表應(yīng)選D；電路中電流較小，最大電流只能為0.4A；故電流表只能選擇B；
為了有效控制電路，電路中本身電流較小，故選擇總阻較小的滑動(dòng)變阻器即可；故滑動(dòng)變阻器選擇F；
（2）由題意可知，本題中選用最基本的伏安法，由于電流表內(nèi)阻接過電源內(nèi)阻，故電流表選擇相對(duì)于電源的外接法；
實(shí)物圖如圖所示：

（3）由題意可知，本題中要去掉電流表，只能伏用伏阻法；故應(yīng)將滑動(dòng)變阻器換成電阻箱H；
（4）由閉合電路歐姆定律可知，U=$\frac{E}{R+r}$，變形得：$\frac{1}{R}$=$\frac{E}{r}$×$\frac{1}{U}$-$\frac{1}{r}$，
由圖象圖象的截距表示內(nèi)電阻的倒數(shù)，故r=$\frac{10}{3}$=3.3Ω；
斜率等于k=$\frac{E}{r}$=$\frac{0-（-0.3）}{0.7}$=$\frac{3}{7}$，
解得：E=1.4 V
故答案為：（1）B，D，F(xiàn)；（2）如圖所示；（3）F，H；（4）1.4，3.3．

點(diǎn)評(píng) 本題為設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，在解題時(shí)應(yīng)注意明確實(shí)驗(yàn)的原理；并且要由實(shí)驗(yàn)原理結(jié)合閉合電路歐姆定律得出表達(dá)式，會(huì)由圖象得出電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻．