Question

9．在做“测定电源的电动势和内阻”实验时，所给器材有：阻值为R₀的定值电阻、数字电压表（选择开关已经置于直流电压挡位）、被测电池组、电阻箱和开关．
（1）请在图1中完成电路图连线，定值电阻在电路中的作用是充当保护电阻．
（2）正确连接电路之后，闭合开关S，调整电阻箱的阻值R，读出电压表的示数U，再改变电阻箱阻值R，读取多组数据，作出了如图1所示的$\frac{1}{U}$-$\frac{1}{{R}_{0}+R}$图象．图象某点对应的横坐标与纵坐标的比值的物理意义是回路电流．该直线与纵轴交点纵坐标约为0.11V^-1，根据此图象可求得被测电池组的电动势E为9V；内阻r为40.5Ω．

Answer 1

分析 （1）明确实验原理，从而确定电路图，再分析定值电阻的基本作用；
（2）根据闭合电路欧姆定律进行分析，列出与图象对应的表达式，从而分析电源的电动势和内电阻．

解答 解：（1）由题意可知，本实验采用电压表和电阻箱进行实验，故应将电阻箱与电压表并联接在电源两端，而接入的定值电阻在电路中起保护作用，与电源串接即可；故原理图如图所示；
 （2）根据闭合电路欧姆定律，应有E=U+$\frac{U}{R+{R}_{0}}$，所以图乙图象的横坐标与纵坐标之比$\frac{U}{R+{R}_{0}}$实际上即为回路电流．        
将E=U+$\frac{U}{R+{R}_{0}}$r变形为$\frac{1}{U}$=$\frac{1}{E}$+$\frac{r}{E}$$\frac{1}{R+{R}_{0}}$，所以纵轴截距$\frac{1}{E}$=0.11，解得E=9V，斜率k=$\frac{r}{E}$═$\frac{0.65-0.11}{12×1{0}^{-2}}$=4.58
故r=KE=4.58×9=41.2Ω
故答案为（1）电路图如图所示；保护电阻
        （2）回路电流
       （3）9；41.2，

点评 本题考查电源的电动势和内电阻的实验，对于涉及到用图象解得问题，一般思路是首先根据物理规律列出表达式，然后再整理出关于纵轴物理量与横轴物理量的关系式，然后再根据斜率和截距的概念列式求解即可．