Question

20．在实验室测量两个直流电源的电动势和内电阻，电源甲的电动势大约为4.5V，内阻大约为1.5Ω；电源乙的电动势大约为1.5V，内阻大约为1Ω．由于实验室条件有限，除了导线、开关外，实验室还能提供如下器材：
A．量程为3V的电压表V
B．量程为0.6A的电流表A₁
C．量程为3A的电流表A₂
D．阻值为4.0Ω的定值电阻R₁
E．阻值为100Ω的定值电阻R₂
F．最大阻值为10Ω的滑动变阻器R₃
G．最大阻值为100Ω的滑动变阻器R₄
（1）选择电压表、电流表、定值电阻、滑动变阻器等器材，采用图甲所示电路测量电源甲的电动势和内电阻．
在数据处理过程中，分别以电流表的示数I和电压表的示数U为横坐标和纵坐标，经过计算机拟合得到如图乙所示U-I图象，U和I的单位分别为V和A，拟合公式为U=-5.6I+4.4．根据上述实验结果，请你判断，在实验中定值电阻选择的是D（填D或E）；电流表选择的是B（填B或者C）；滑动变阻器选择的是F（填F或者G）．
（2）为了简便快捷地测量电源乙的电动势和内电阻，选择电压表、定值电阻等器材，采用图丙所示电路．
①定值电阻应该选择D（填D或者E）．
②实验中，首先将K₁闭合，K₂断开，电压表示数为1.48V．然后将K₁、K₂均闭合，电压表示数为1.23V．则电源乙电动势E=1.48V；内阻r=0.81Ω（该空结果保留两个有效数字）．

Answer 1

分析 （1）根据安全性原则、准确性原则、与方便操作性原则选择实验器材；
（2）用图乙所示电路测电动势与内阻，为减小实验误差，定值电阻阻值应小一点；根据实验步骤及欧姆定律求出电动势与内阻．

解答 解：（1）测电动势是1.5V，内阻为1Ω的电源电动势与内阻实验时，短路电流为1.5A，如果用量程为3A电流表，则读数误差太大，因此电流表应选B；
电流表选B，测电动势为4.5V电源电动势与内阻实验时，电路最小电阻为R=$\frac{E}{I}$=$\frac{4.5}{0.6}$=7.5Ω，考虑电源内阻、滑动变阻器电阻，因此定值电阻应选D；
为方便实验操作，滑动变阻器应选F．
（2）①用图3所示电路测电动势与内阻，定值电阻适当小一点，实验误差小，因此定值电阻应该选择D．
②由电路图可知，K₁闭合，K₂断开，电压表示数为电源电动势，电压表示数为1.48V，则电源乙电动势为：E=1.48V；
K₁、K₂均闭合，电压表示数为1.23V，电压表测路端电压，此时电路电流为：I=$\frac{U′}{{R}_{1}}$=$\frac{1.23}{4}$=0.3075A，
电源内阻为：r=$\frac{E-U′}{I}$=$\frac{1.48-1.23}{0.3075}$≈0.81Ω；
故答案为：（1）D；B；F；（2）①D；②1.48；0.81．

点评 本题考查了实验器材的选择，实验数据处理，要正确实验器材的选取原则，理解实验原理是正确解题的关键．