Question

20．某同学采用如图甲所示的电路测定一节干电池的电动势E和内电阻r，准备了下列器材：

A．电压表（0～3V；0～15V）；         B．电流表（0-0.6A；0～3A）；
C．滑动变阻器R₁ （最大阻值20Ω）；    D．滑动变阻器R₂（最大阻值1000Ω）；
以及开关S和导线若干．
（1）电压表量程选用0～3VV，电流表量程选用0～0.6A；
（2）在图乙中用笔画线代替导线完成实物连接．
（3）连好实验电路后，合上开关前应使滑动变阻器滑片置于阻值最大处，合上开关后，电流表和电压表的读数正常．在逐渐向滑动变阻器另一端调节滑片的过程中，发现电流表的示数逐渐增大，而电压表的示数接近1.5V且几乎不变，直到当滑片滑至靠近另一端时，电压表的示数才急剧变化．这种情况很难读出电压数值分布均匀的几组不同电流、电压值，出现上述情况的原因可能是：滑动变阻器阻值太大，有效使用的部分短．
（4）如图丙所示的U-I图象是由改进后实验测得的7组数据标出的点，请你据此求出E=1.5V，r=0.5Ω．（答案保留一位小数）

Answer 1

分析 （1）根据电路最大电流选择电流表量程，根据电源电动势选择电压表量程；
（2）根据伏安法测电阻的实验原理连接实物电路图；
（3）在保证安全的前提下，为方便实验操作，应选择最大阻值较小的滑动变阻器．
（4）根据坐标系内描出的点作出电源的U-I图象，然后根据图象求出电源的电动势与内阻；

解答 解：（1）一节干电池的电动势约为1.5V，电压表应选0～3V量程；由图丙所示可知，实验时所测最大电流约为0.6A，则电流表量程选0～0.6；
（2）伏安法测电源电动势与内阻，电压表测路端电压，电流表测电路电流，由于电源内阻较小，相对于电源来说，电流表应采用外接法，实验电路图如图所示．
（3）为保护电路安全，连好实验电路后，合上开关前应使滑动变阻器滑片置于阻值最大处；滑动变阻器串联在电路中，电压表测量滑动变阻器电压，刚开始滑动触头P由A端向B端逐渐滑动时，电压表的示数几乎不变，说明随着电阻的变小，滑动变阻器的电阻占整个电路电阻的比例变化不大，直到当滑动触头P滑至临近B端时，电压表的示数急剧变化，说明滑线变阻器的总电阻太大，
所以原因是：滑动变阻器阻值太大，有效使用的部分短；
（4）根据坐标系内描出的点作出电源的U-I图象如图所示：
由图象可知，图象与纵轴的交点坐标值是1.5，则电源电动势E=1.5V，电源内阻r=$\frac{△U}{△I}$=$\frac{1.5-1}{1}$=0.5Ω．
故答案为：（1）0～3V；0～0.6A；（2）电路图如图所示；（3）滑片置于阻值最大处；滑动变阻器阻值太大，有效使用的部分短；（4）图象如图所示；1.5；0.5．

点评 本题考查了选择实验器材、设计并连接实物电路图、电路故障分析；要掌握描点法作图的方法，电源的U-I图象与纵轴的交点坐标值是电源的电动势，图象斜率是电源内阻．