Question

7．用圖所示的電路測定一種特殊電池的電動勢和內(nèi)阻，它的電動勢E約為8V，內(nèi)阻r約為30Ω，已知該電池允許輸出的最大電流為40mA．為防止調(diào)節(jié)滑動變阻器時造成短路，電路中用了一個定值電阻充當保護電阻，除待測電池外，可供使用的實驗器材還有：

A．電流表A（量程為0.05A、內(nèi)阻約為0.2Ω）
B．電壓表V（量程為6V、內(nèi)阻為20kΩ）
C．定值電阻R₁（阻值為100Ω、額定功率為1W）
D．定值電阻R₂（阻值為200Ω、額定功率為1W）
E．滑動變阻器R₃（阻值范圍為0～10Ω、額定電流為2A）
F．滑動變阻器R₄（阻值范圍為0～750Ω、額定電流為1A）
G．導線和單刀單擲開關(guān)若干
（1）為了電路安全及便于操作，定值電阻應該選R₂；滑動變阻器應該選R₄．（填寫器材名稱）
（2）接入符合要求的用電器后，閉合開關(guān)S，調(diào)滑動變阻器的阻值，讀取電壓表和電流表的示數(shù)．取得多組數(shù)據(jù)，作出了如圖所示的圖線．根據(jù)圖線得出該電池的電動勢E為7.7V，內(nèi)阻r為26Ω．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）
（3）若所給的電壓表已被損壞，其他器材均可使用．重新選擇器材，設計電路測定該電池的電動勢和內(nèi)阻．請在虛線框中畫出設計的電路圖并在上面標明選定器材的名稱．

Answer 1

分析 （1）應用歐姆定律求出電路最小電阻，然后選擇保護電阻；根據(jù)電源內(nèi)阻與保護電阻的阻值，選擇滑動變阻器．
（2）電源的U-I圖象與縱軸交點的坐標值是電源的電動勢，圖象斜率的絕對值是電源內(nèi)阻．
（3）電壓表已經(jīng)損壞，可以用電流表測電源電動勢與內(nèi)阻，從而得出可行的實驗電路圖．

解答 解：（1）為保護電源安全，電路最小電阻：R_最小=$\frac{8}{0.040}$=200Ω，保護電阻阻值至少為200Ω-30Ω=170Ω＞100Ω，則保護電阻應選定值電阻R₂；電源等效電阻（電源內(nèi)阻與保護電阻之和）為200Ω，為進行多次實驗，測出多組實驗數(shù)據(jù)，滑動變阻器應選滑動變阻器R₄（阻值范圍0～750Ω、額定電流1A）．
（2）由電源U-I圖象可知，圖象與縱軸的交點坐標值是7.7，則電源電動勢E=7.7V，圖象斜率k=$\frac{△U}{△I}$=$\frac{7.7}{0.034}$≈226Ω，電源內(nèi)阻r=k-R₂=226Ω-200Ω=26Ω．
（3）電壓表已經(jīng)損壞，可以用電流表與定值電阻串聯(lián)，測出電路電流，然后應用閉合電路歐姆定律列方程，然后解方程組求出電源電動勢與內(nèi)阻，實驗電路圖如圖所示．

故答案為：（1）R₂；R₄；（2）7.7；26；（3）電路圖如圖所示

點評 本題考查了實驗器材的選取、求電源電動勢與內(nèi)阻、實驗電路設計等；要知道測電源電動勢與內(nèi)阻的實驗原理，這是正確解題的關(guān)鍵；要掌握應用圖象法求電源電動勢與內(nèi)阻的方法．