Question

20．某課題研究小組，收集了數(shù)碼相機(jī)、手機(jī)等用舊了的各種類型的電池，及從廢舊收音機(jī)上拆下的電阻、電容、電感線圈、薄的金屬圓片．現(xiàn)從這些材料中選取兩個(gè)待測(cè)元  件，一是電阻 R₀（約為2kΩ），二是手機(jī)中常用的鋰電池（電動(dòng)勢(shì)E標(biāo)稱值為3.7V，允許最大放電電流為100mA）．在操作臺(tái)上還準(zhǔn)備了如下實(shí)驗(yàn)器材：
A．電壓表V（量程4V，電阻Rv約為4kΩ）
B．電流表A₁（量程100mA，電阻R_A1約為5Ω）
C．電流表A₂（量程4mA，電阻 R_A2約為50Ω）
D．滑動(dòng)變阻器R₁（0～200Ω，額定電流1A）
E．開關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線若干
F．游標(biāo)卡尺
G．螺旋測(cè)微器
（1）為了測(cè)定電阻R₀的阻值，某小組的四位成員各自設(shè)計(jì)了如圖所示的電路原理圖，并選取了相應(yīng)的器材（電源用待測(cè)的鋰電池），則電路設(shè)計(jì)和器材選取均妥當(dāng)?shù)氖荄．

（2）為了測(cè)鋰電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，請(qǐng)?jiān)诖痤}卡的方框中（如圖甲），畫出實(shí)驗(yàn)原理圖，并在圖中標(biāo)明所選用的器材．

（3）某小組根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)，畫出了U-I圖線，如圖乙所示，根據(jù)圖線可求得：該鋰電池的電動(dòng)勢(shì)E=3.5V，內(nèi)阻r=25Ω．
（4）某同學(xué)用游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器分別測(cè)量薄金屬圓片的直徑和厚度．讀出如圖丙中的示數(shù)，該游標(biāo)卡尺示數(shù)為12.40mm，螺旋測(cè)微器示數(shù)為0.730mm．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)器材確定滑動(dòng)變阻器與電流表的接法，然后選擇實(shí)驗(yàn)電路．
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理作出實(shí)驗(yàn)電路圖．
（3）根據(jù)圖示電源U-I圖象求出電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻．
（4）游標(biāo)卡尺主尺與游標(biāo)尺示數(shù)之和是游標(biāo)卡尺的示數(shù)，螺旋測(cè)微器固定刻度與可動(dòng)刻度示數(shù)之和是螺旋測(cè)微器的示數(shù)．

解答 解：（1）電路最大電流約為：I=$\frac{E}{{R}_{0}}$=$\frac{3.7}{2000}$=0.00185A=1.85mA，應(yīng)選電流表A₂，
待測(cè)電阻阻值約為2kΩ，電壓表內(nèi)阻約為4kΩ，電流表內(nèi)阻約為50Ω，待測(cè)電阻阻值遠(yuǎn)大于電流表內(nèi)阻，電流表應(yīng)采用內(nèi)接法，
滑動(dòng)變阻器最大阻值為20Ω，待測(cè)電阻阻值遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器最大阻值，為測(cè)多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法，故選圖D所示電路．
（2）應(yīng)用伏安法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻，電壓表測(cè)路端電壓，電流表測(cè)電路電流，實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示：

（3）由圖示電源U-I圖象可知，圖象與縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)值為3.5，則電源電動(dòng)勢(shì)E=3.5V，
電源內(nèi)阻：r=$\frac{△U}{△I}$=$\frac{3.5-2.25}{0.050}$=25Ω；
（4）由圖示游標(biāo)卡尺可知，其示數(shù)為：12mm+8×0.05mm=12.40mm，
由圖示螺旋測(cè)微器可知，其示數(shù)為0.5mm+23.0×0.01mm=0.730mm．
故答案為：（1）D；（2）電路圖如圖所示；（3）3.5；25Ω；（4）12.40；0.730．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)電路的選擇、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路圖、求電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻、游標(biāo)卡尺與螺旋測(cè)微器讀數(shù)；要注意游標(biāo)卡尺不需要估讀，螺旋測(cè)微器需要估讀．