Question

16．某同學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)室的一個(gè)多用電表中的電池進(jìn)行更換時(shí)發(fā)現(xiàn)，里面除了一節(jié)1.5V的干電池外，還有一個(gè)方形的電池（層疊電池），如圖甲所示．為了測(cè)定該電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻，實(shí)驗(yàn)室中提供有下列器材：
A．電流表G（滿偏電流10mA，內(nèi)阻10Ω）
B．電流表A（0～0.6A～3A，內(nèi)阻未知）
C．滑動(dòng)變阻器R（0～100Ω，1A）
D．定值電阻R₀（阻值990Ω）
E．開關(guān)與導(dǎo)線若干
（1）該同學(xué)根據(jù)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)了如圖乙所示的電路，請(qǐng)你按照電路圖在丙圖上完成實(shí)物連線．

（2）丁圖為該同學(xué)根據(jù)上述設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路利用測(cè)出的數(shù)據(jù)繪出的I₁-I₂圖線（I₁為電流表G的示數(shù)，I₂為電流表A的示數(shù)），則由圖線可以得到被測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)E=9.0V，內(nèi)阻r=10.0Ω．
（3）另一位同學(xué)也找到了一塊層疊電池，利用上面的實(shí)驗(yàn)連接進(jìn)行測(cè)量，初始時(shí)滑片P在最右端，但由于滑動(dòng)變阻器某處發(fā)生斷路，合上電鍵后發(fā)現(xiàn)滑片P向左滑過(guò)一段距離x后電流表A才有讀數(shù)，于是該同學(xué)根據(jù)測(cè)出的數(shù)據(jù)作出了兩個(gè)電流表讀數(shù)I與x的關(guān)系圖，如圖戊所示，則根據(jù)圖象可知，此電池的電動(dòng)勢(shì)為9.1V，內(nèi)阻為11Ω．

Answer 1

分析 （1）已知原理圖，根據(jù)原理圖先連出其中一個(gè)支路，再去連接另一支路，注意導(dǎo)線不能交叉；
（2）圖象與縱坐標(biāo)的截距表示電源的電動(dòng)勢(shì)；圖象的斜率表示電源的內(nèi)阻；
（3）由圖可知，當(dāng)滑動(dòng)變阻器斷路時(shí)，表頭的示數(shù)與固定電阻的乘積等于電源的輸出電壓；而當(dāng)滑片滑到最左側(cè)時(shí)，滑動(dòng)變阻器短路，此時(shí)電流表2所示電流為流過(guò)電源的電流，由閉合電路歐姆定律列式，聯(lián)立可求得內(nèi)電阻．

解答 解：（1）先將電流表及滑動(dòng)變阻器串接在電源兩端；再并聯(lián)另一支路，電路中連線避免交叉；答案如圖所示；
（2）電流表G和定值電阻R組成了一個(gè)量程為10V的電壓表，由U=E-Ir可得．圖象與縱軸的交點(diǎn)為電源的電動(dòng)勢(shì)，由圖可知，電動(dòng)勢(shì)E=9.0V；圖象的斜率表示電源的內(nèi)阻，內(nèi)阻r=$\frac{9.0-4.0}{0.5}$=10.0Ω；
（3）由丁圖可知，滑片滑到12cm之前，滑動(dòng)變阻器一直斷路，此時(shí)表頭及定值電阻導(dǎo)通，電流值為9.0mA；則此時(shí)電源的輸出電壓：U=9.0mA×（990+10）=9.0V；由閉合電路歐姆定律U=E-Ir可得：9.0=E-0.009r
當(dāng)滑片超過(guò)12cm時(shí)，滑動(dòng)變阻器部分導(dǎo)通，當(dāng)滑片滑到最左側(cè)時(shí)電流為：I_短=0.52A；此時(shí)電壓為：3.0mA×1000=3.0V；則有：
3.0=E-0.52r
聯(lián)立解得：
E=9.1V，r≈11Ω
故答案為：（1）如圖所示；（2）9.0；10.0．（3）9.1；11.0．

點(diǎn)評(píng) 本題難點(diǎn)在第3問(wèn)，要注意表頭與定值電阻在這里應(yīng)作為電壓表使用，計(jì)算時(shí)，由于達(dá)到最左側(cè)時(shí)，流過(guò)表頭的電流較小，故在計(jì)算中可以忽略不計(jì)．