Question

5．测定某种特殊电池的电动势和内阻．其电动势E约为8V，内阻r约为50Ω．实验室提供的器材：
A．量程为200 μA、内阻未知的电流表G；
B．电阻箱R_o（0～999.9Q）；
C．滑动变阻器R₁（0～20kΩ）；
D．滑动变阻器R₂ （0～60kΩ）；
E．开关3只，导线若干．
（1）先用如图1所示的电路来测定电流表G内阻．补充完成实验：
①为确保实验仪器安全，滑动变阻器R'应该选取R₂（选填“R₁”或“R₂”）；
②连接好电路，断开S₁、S₂，将R'的滑片调到a（选填“a”或“b”）端；
③闭合S₁，调节R'，使电流表G满偏；
④保持R'不变，再闭合S₂，调节电阻箱电阻R_o=2Ω时，电流表G的读数为100 μA；
⑤调节电阻箱时，干路上电流几乎不变，则测定的电流表G内阻Rg=2Ω．
（2）再用如图2所示的电路，测定该特殊电池的电动势和内阻．由于电流表G内阻较小，在电路中串联了合适的定值电阻R₃作为保护电阻．按电路图连接好电路，然后闭合开关S，调整电阻箱Ro的阻值为R，读取电流表的示数I，记录多组数据（R，I），建立坐标系，描点作图得到了如图3所示的图线，图线斜率为0.1V^-l，电池的电动势E=10V，内阻r=50Ω．

Answer 1

分析 （1）明确实验原理，根据电路图得出实验方法，再根据半偏法的基本原理进行分析，从而得出对应的仪表，并通过电阻箱示数求出电流表内阻；
（2）明确闭合电路欧姆定律的应用，并根据图象进行分析，利用数学规律即可求得电动势和内电阻．

解答 解：（1）①由题意可知，电源电动势约为8V，而电流表量程为200μA，则电流表达满偏时需要的电流为：I=$\frac{8}{200×1{0}^{-6}}$=40KΩ，故为了安全和准确，滑动变阻器应选择R₂；
②为了让电路中电流由最小开始调节，滑动变阻器开始时接入电阻应最大，故滑片应滑至a端；
⑤由实验步骤可知，本实验采用了半偏法，由于电流表示数减为原来的一半，则说明电流表内阻与电阻箱电阻相等，即R_g=2Ω；
（2）根据实验电路以及闭合电路欧姆定律可知：
I=$\frac{E}{R+{R}_{3}+r}$
变形可得：$\frac{1}{I}$=$\frac{r}{E}$+$\frac{（R+{R}_{3}）}{E}$
则由图象可知图象的斜率k=$\frac{35-15}{200}$=0.1，而k=$\frac{1}{E}$；
解得：E=10V；
图象与纵轴的交点为5，则可知$\frac{r}{E}$=5
解得：r=50Ω
故答案为：（1）①R₂；②a；⑤2；
（2）0.1；10；50．

点评 本题考查电源的电动势和内阻以及半偏法测电流表内阻的方法，要求能正确分析题意，明确实验原理，再根据所学过的规律进行分析，结合数学规律即可正确求解．