Question

15．在“测定电池的电动势和内阻”的实验中，某同学设计了如图甲所示的电路，实验中供选择的器材如下：
A．待测干电池组（电动势为E，内阻约0.1Ω）
B．电流表（量程0～0.6A，内阻约0．lΩ）
C．灵敏电流计G（满偏电流I_g=200μA、内阻r_g=100Ω）
D．滑动变阻器R_x1（0～20Ω、2.0A）
E．滑动变阻器R_x2（0～1000Ω、12.0A）
F．定值电阻R₁（900Ω）
G．定值电阻R₂（90Ω）　　　　　　　　　
H．开关S一只、导线若干
（1）甲图中的滑动变阻器R_x应选R_x1（选填“R_x1”或“R_x2”），定值电阻R应选R₁（选填“R₁”或“R₂”）；
（2）实验中闭合开关S前，应将滑动变阻器的滑片移至a端（填“a端”、“中央”或“b端”）；
（3）若灵敏电流计G的示数用I₁表示，电流表A的示数用I₂表示，如图乙所示为该实验绘出的I₁-I₂图线，由图线可求得被测干电池的电动势E=1.47V（保留3位有效数字），内电阻r=0.76Ω．（保留2位有效数字）

Answer 1

分析 1、解决本题的关键掌握螺旋测微器的读数方法，固定刻度读数加上可动刻度读数，在读可动刻度读数时需估读；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；所给实验器材中，有两个电流表，没有电压表，也没有电阻箱，只能用伏安法测电池电动势与内阻，可以用电流表与定值电阻组装一个电压表；
（2）明确实验安全性原则，知道如何调节滑动变阻器；
（3）根据伏安法测电源电动势与内阻的原理作出电路图．根据欧姆定律和串联的知识求出I₁和电源两端电压U的关系，根据图象与纵轴的交点求出电动势，由与横轴的交点可得出路端电压为某一值时电流，则可求得内阻．

解答 解：（1）电源电动势为1.5V较小，电源的内阻较小，为多次几组实验数据，方便实验操作，应选最大阻值较小的滑动变阻器，因此滑动变阻器应选R_x1，．上述器材中虽然没有电压表，但给出了两个电流表，将电流表G与较大的定值电阻R₁串联，改装成电压表，
（2）为了保护电路，并让电流由最小开始调节，滑动变阻器开始时应滑至接入阻值最大位置，即滑到a端；
（3）将I₁-I₂图线延长，与两坐标轴有交点．

根据欧姆定律和串联的知识得电源两端电压为：U=I₁（900+100）=1000I₁，
根据图象与纵轴的交点得电动势为：E=1.47mA×1000=1.47V；
与横轴的交点可得出路端电压为1.0V时电流是0.62A，
由闭合电路欧姆定律E=U+Ir可得，电源内阻：r=$\frac{△U}{△I}$=$\frac{1.47-1.0}{0.62}$≈0.76Ω；
故答案为：（1）R_x1，R₁；（2）a端；（3）1.47；0.76．

点评 本题中考查测定电动势和内电阻实验中的数据处理，本题中要注意单位的正确换算；同时注意正确列出表达式，找出规律．注意改装原理的正确应用．