Question

6．為了測量某電池的電動勢E（約為3V）和內(nèi)阻r，可供選擇的器材如下：
A．電流表G₁（2mA 內(nèi)電阻為100Ω）B．電流表G₂（1mA 內(nèi)電阻未知）
C．電阻箱R₁（0～99.9Ω）D．電阻箱R₂（0～9999.9Ω）
E．滑動變阻器R₃（0～10Ω1A）F．滑動變阻器R₄（0～1000Ω10mA）
G．定值電阻R₀（800Ω  0.1A）H．待測電池
I．導(dǎo)線、電鍵若干
（1）采用如圖甲所示的電路，測定電流表G₂的內(nèi)阻，得到電流表G₁的示數(shù)I₁、電流表G₂的示數(shù)I₂如表所示：

I1（mA）	0.40	0.81	1.20	1.59	2.00
I2（mA）	0.20	0.40	0.60	0.80	1.00

根據(jù)測量數(shù)據(jù)，請在圖乙坐標(biāo)中描點作出I₁-I₂圖線，由圖線可得出電流表G₂的內(nèi)阻等于200Ω．

（2）某同學(xué)在現(xiàn)有器材的條件下，要測量該電池的電動勢和內(nèi)阻，采用了圖丙的電路，若把電流表G₂改裝成量程為3V的電壓表，則電阻箱①該調(diào)到2800Ω．把電流表G₁改裝成量程為0.5A的電流表，則電阻箱②該調(diào)到0.4Ω．（結(jié)果保留兩位數(shù)字）
（3）以G₂示數(shù)I₂為縱坐標(biāo)，G₁示數(shù)I₁為橫坐標(biāo)，作出I₂-I₁圖象如圖丁所示，結(jié)合圖象可得出電源的電動勢為2.7V，電源的內(nèi)阻為9.0Ω．（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）由電路圖得用并聯(lián)電路的規(guī)律可得出兩電流表示數(shù)之間的關(guān)系，由圖象可求出電流表的內(nèi)阻；
（2）由電路圖中知，電阻箱2與電流表2串聯(lián)，在電路中充當(dāng)電壓表使用，根據(jù)需要的量程可選出電阻箱2；
由兩次測得的數(shù)據(jù)，利用閉合電路歐姆定律可得出方程式，聯(lián)立即可解出電動勢和內(nèi)電阻．

解答 解：（1）采用描點法，將和點描在坐標(biāo)軸中；如圖所示；
兩電流表并聯(lián)，由并聯(lián)規(guī)律可知：I₁=$\frac{{I}_{2}{R}_{g2}}{{R}_{g1}}$；故圖象的斜率等于 $\frac{{R}_{g2}}{{R}_{g1}}$=2；
故R_g2=2×100=200Ω；
（2）由電路圖可知，電阻箱2與電流表2串聯(lián)作為電壓表使用，電流表量程為1mA，內(nèi)阻為200Ω，則電壓只有0.2V；而電源電壓為2.4V，故應(yīng)將量程擴(kuò)大到3V；此時需要的電阻為：$\frac{3}{0.001}$-200=2800Ω；
若要改裝成電流表，應(yīng)并聯(lián)電阻R_并=$\frac{2×1{0}^{-3}×100}{0.5-0.002}$=0.4Ω；
（3）根據(jù)閉合電路歐姆定律應(yīng)有：E=${I}_{2}^{\;}{（r}_{2}^{\;}{+R}_{2}^{\;}）+{（I}_{1}^{\;}+\frac{{{I}_{1}^{\;}r}_{1}^{\;}}{{R}_{1}^{\;}}{+I}_{2}^{\;}）r$；
整理可得：${I}_{2}^{\;}$=-${\frac{{（R}_{1}^{\;}{+r}_{1}^{\;}）r}{{R}_{1}^{\;}{（R}_{2}^{\;}{+r}_{2}^{\;}+r）}I}_{1}^{\;}$$+\frac{E}{{R}_{2}^{\;}{+r}_{2}^{\;}+r}$；
結(jié)合圖象斜率和截距概念應(yīng)有：$\frac{{（R}_{1}^{\;}{+r}_{1}^{\;}）r}{{R}_{1}^{\;}{（R}_{2}^{\;}{+r}_{2}^{\;}+r）}=\frac{0.9-0.6}{0.4}=\frac{3}{4}$，
$\frac{E}{{R}_{2}^{\;}{+r}_{2}^{\;}+r}=0.9{×10}_{\;}^{-3}$
代入數(shù)據(jù)解得：r=8.6Ω，E=2.7V；
故答案為：（1）200；（2）2800；0.4；（3）2.7；8.6．

點評 實驗題的考查更注重對學(xué)生能力的考查，在解題時要注意結(jié)合實驗描述、原理圖等明確實驗的原理，再結(jié)合已有實驗技能及方法支分析解答；在學(xué)習(xí)中一定要注意認(rèn)真總結(jié)反思．