Question

18．某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了圖甲所示的實(shí)驗(yàn)電路，電路中的各個器材元件的參數(shù)為：電池組（電動勢約6V，內(nèi)阻r約3Ω）、電流表（量程2.0A，內(nèi)阻r_A=0.8Ω）、電阻箱R₁（0～99.9Ω）、滑動變阻器R₂（0～Rt）、開關(guān)三個及導(dǎo)線若干．他們認(rèn)為該電路可以用來測電源的電動勢、內(nèi)阻和R₂接入電路的阻值．
（1）利用該電路準(zhǔn)確測出R₂接人電路的阻值．主要操作步驟如下：
a．將滑動變阻器滑片調(diào)到某位置，閉合S、S₂，斷開S_l（選填“S₁”或“S₂”），讀出電流表的示數(shù)I；
b．閉合S、S₂，斷開S₁（填“S₁”或“S₂”），調(diào)節(jié)電阻箱的電阻值為R時，電流表的示數(shù)也為I．此時滑動變阻器接入電路的阻值為R．
（2）利用該電路測出電源電動勢和內(nèi)電阻
①實(shí)驗(yàn)步驟是：
a．在閉合開關(guān)前，調(diào)節(jié)電阻R₁或R₂至最大值（選填“最大值”或“最小值”），之后閉合開關(guān)S，再閉合S₁（選填“S₁”或“S₂”）；
b．調(diào)節(jié)電阻R₁（選填“R₁”或“R₂”），得到一系列電阻值和電流的數(shù)據(jù)；
c．?dāng)嚅_開關(guān)，整理實(shí)驗(yàn)儀器．
②圖乙是由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出的$\frac{1}{I}$-R圖象，圖象縱軸截距與電源電動勢的乘積代表內(nèi)電阻和電流表的內(nèi)阻之和，電源電動勢E=6.0V，內(nèi)阻r=2.8Ω（計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 （1）由電路的結(jié)構(gòu)可知測出了R₂接入電路的阻值用的是等值替代法．
（2）實(shí)驗(yàn)中采用的是電阻箱和電流表的方式測定電動勢和內(nèi)電阻；根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理可知應(yīng)采用的方式；
（3）分析電流與電阻的關(guān)系，由閉合電路歐姆定律可得出符合本實(shí)驗(yàn)的公式，再結(jié)合圖象的性質(zhì)利用函數(shù)關(guān)系即可求得電動勢和內(nèi)電阻．

解答 解：（1）由題意可知，要想測量R₂的阻值；應(yīng)采用等效替代的方法；即先使流過R₂的電流為I，再使流過R₁的流也為I，則可知，R₁的電阻值即為R₂的阻值；
故實(shí)驗(yàn)步驟應(yīng)為：
a．將滑動變阻器滑片調(diào)到某位置，閉合S、S₂斷開S₁，讀出電流表的示數(shù)I；
b．閉合S、S₁，斷開 S₂，調(diào)節(jié)電阻箱的電阻值為R時，電流表的示數(shù)也為I．此時滑動變阻器接入電路的阻值為R．
（2）要用電阻箱與電流表結(jié)合測量電動勢與內(nèi)阻，則要改變電阻箱的值，則
a．在閉合開關(guān)前，調(diào)節(jié)電阻R₁或R₂至最大值，之后閉合開關(guān)S，再閉合 S₁．
b．調(diào)節(jié)電阻 R₁得到一系列電阻值R和電流I的數(shù)據(jù)；
（3）由閉合電路歐姆定律可得：E=I（R+R_A+r），即：$\frac{1}{I}$=$\frac{R}{E}+\frac{{R}_{A}+r}{E}$；
由上式可知：圖線的斜率是電動勢的倒數(shù)，圖象的斜率為$\frac{1}{E}$=$\frac{1.60-0.6}{6}$=$\frac{1}{6}$，可得E=6.0V
圖線在縱軸上的截距是$\frac{{R}_{A}+r}{E}$=0.60　　　
可得；r=2.8Ω；
故答案為：（1）S₂ S_l；S_l S₂； R；
（2）①最大值、S₁、R₁、②6.0，2.8

點(diǎn)評 本題考查測量電動勢和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)，為探究型實(shí)驗(yàn)，要注意根據(jù)實(shí)驗(yàn)中給出的步驟及方法正確掌握實(shí)驗(yàn)原理，應(yīng)用所學(xué)物理規(guī)律進(jìn)行分析及數(shù)據(jù)處理．