Question

15．在“測定電池的電動勢和內阻”的實驗中，某同學設計了如圖甲所示的電路，實驗中供選擇的器材如下：
A．待測干電池組（電動勢為E，內阻約0.1Ω）
B．電流表（量程0～0.6A，內阻約0．lΩ）
C．靈敏電流計G（滿偏電流I_g=200μA、內阻r_g=100Ω）
D．滑動變阻器R_x1（0～20Ω、2.0A）
E．滑動變阻器R_x2（0～1000Ω、12.0A）
F．定值電阻R₁（900Ω）
G．定值電阻R₂（90Ω）　　　　　　　　　
H．開關S一只、導線若干
（1）甲圖中的滑動變阻器R_x應選R_x1（選填“R_x1”或“R_x2”），定值電阻R應選R₁（選填“R₁”或“R₂”）；
（2）實驗中閉合開關S前，應將滑動變阻器的滑片移至a端（填“a端”、“中央”或“b端”）；
（3）若靈敏電流計G的示數用I₁表示，電流表A的示數用I₂表示，如圖乙所示為該實驗繪出的I₁-I₂圖線，由圖線可求得被測干電池的電動勢E=1.47V（保留3位有效數字），內電阻r=0.76Ω．（保留2位有效數字）

Answer 1

分析 1、解決本題的關鍵掌握螺旋測微器的讀數方法，固定刻度讀數加上可動刻度讀數，在讀可動刻度讀數時需估讀；在保證安全的前提下，為方便實驗操作，應選擇最大阻值較小的滑動變阻器；所給實驗器材中，有兩個電流表，沒有電壓表，也沒有電阻箱，只能用伏安法測電池電動勢與內阻，可以用電流表與定值電阻組裝一個電壓表；
（2）明確實驗安全性原則，知道如何調節(jié)滑動變阻器；
（3）根據伏安法測電源電動勢與內阻的原理作出電路圖．根據歐姆定律和串聯(lián)的知識求出I₁和電源兩端電壓U的關系，根據圖象與縱軸的交點求出電動勢，由與橫軸的交點可得出路端電壓為某一值時電流，則可求得內阻．

解答 解：（1）電源電動勢為1.5V較小，電源的內阻較小，為多次幾組實驗數據，方便實驗操作，應選最大阻值較小的滑動變阻器，因此滑動變阻器應選R_x1，．上述器材中雖然沒有電壓表，但給出了兩個電流表，將電流表G與較大的定值電阻R₁串聯(lián)，改裝成電壓表，
（2）為了保護電路，并讓電流由最小開始調節(jié)，滑動變阻器開始時應滑至接入阻值最大位置，即滑到a端；
（3）將I₁-I₂圖線延長，與兩坐標軸有交點．

根據歐姆定律和串聯(lián)的知識得電源兩端電壓為：U=I₁（900+100）=1000I₁，
根據圖象與縱軸的交點得電動勢為：E=1.47mA×1000=1.47V；
與橫軸的交點可得出路端電壓為1.0V時電流是0.62A，
由閉合電路歐姆定律E=U+Ir可得，電源內阻：r=$\frac{△U}{△I}$=$\frac{1.47-1.0}{0.62}$≈0.76Ω；
故答案為：（1）R_x1，R₁；（2）a端；（3）1.47；0.76．

點評 本題中考查測定電動勢和內電阻實驗中的數據處理，本題中要注意單位的正確換算；同時注意正確列出表達式，找出規(guī)律．注意改裝原理的正確應用．