Question

12．在測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)電阻的實驗中，備有下列器材：
A．干電池E（電動勢約為1.5V、內(nèi)電阻大約為1.0Ω）
B．電壓表V（0～6V）
C．電流表A（0～0.6A、內(nèi)阻1Ω）
D．電流表G（滿偏電流3mA、內(nèi)阻R_g=100Ω）
E．滑動變阻器R₁（0～15Ω、10A）
F．滑動變阻器R₂（0～100Ω、1A）
G．定值電阻R₃=900Ω
H．開關(guān)、導(dǎo)線若干
（1）為了方便且能較準確地進行測量，其中應(yīng)選用的電表是C和D；滑動變阻器是R₁（填寫“R₁”或“R₂”）；
（2）請在線框內(nèi)畫出你所設(shè)計的實驗電路圖，并在圖中標上所選用器材的符號
（3）圖示為某一同學(xué)根據(jù)他設(shè)計的實驗，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)），由圖線可求得被測電池的電動勢E=1.46V，內(nèi)電阻r=0.84Ω．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)給出的儀器可進行選擇；注意電壓表量程過大；為方便實驗操作，應(yīng)選最大阻值較小的滑動變阻器．
（2）根據(jù)所給實驗器材與伏安法測電源電動勢與內(nèi)阻的原理選擇實驗器材．
（3）根據(jù)實驗電路求出圖象的函數(shù)表達式，然后根據(jù)圖象求出電源電動勢與內(nèi)阻．

解答 解：（1）電壓表量程過大；故應(yīng)該用電流表A₁與電阻R₃串聯(lián)組成電壓表，電壓表測路端電壓，
用電流表A₂測電路電流；為方便實驗操作，滑動變阻器應(yīng)選擇R₁．
（2）因電流表內(nèi)阻接近電源內(nèi)阻，故應(yīng)采用電流表相對電源的外接法；故原理圖如圖所示；
（3）根據(jù)閉合電路歐姆定律可知；在閉合電路中：E=I₁（R_A1+R₃）+I₂r，I₁=$\frac{E}{{R}_{A1}+{R}_{3}}$-$\frac{r}{{R}_{A1}+{R}_{3}}$I₂，
由圖象可知，圖象的截距：b=1.46×10^-3=$\frac{E}{{R}_{A1}+{R}_{3}}$=$\frac{E}{20+980}$=$\frac{E}{1000}$，則電源電動勢E=1.46V；
圖象斜率：k=$\frac{r}{{R}_{A1}+{R}_{3}}$=$\frac{r}{1000}$=$\frac{△{I}_{1}}{△{I}_{2}}$=$\frac{1.46×1{0}^{-3}-1.0×1{0}^{-3}}{0.55}$≈0.84，電源內(nèi)阻r=0.84Ω；
故答案為：（1）C；D；R₁；（2）乙；（3）1.46；0.84．

點評 在應(yīng)用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)求電源電動勢與內(nèi)阻時，要根據(jù)實驗電路與實驗原理求出圖象的函數(shù)表達式，然后求出電源電動勢與內(nèi)阻．