Question

1．实验小组要测量一节干电池的电动势和内电阻．实验室有如下器材可供选择；
A．待测干电池（电动势约为1.5V，内阻约为1.0Ω）
B．电压表V（量程3V）
C．电流表A（量程0.6A，内阻为2Ω）　　 
D．定值电阻R₀（阻值为990Ω）　　 
E．滑动变阻器（阻值范围0-50Ω）
F．开关、导线若干　　　 

（1）为了尽量减小实验误差，在如图所示的四个实验电路中应选用丁．
（2）根据选定的电路图选用需要的器材连接成实物图（如图1）．
（3）若实验过程中发现电压表出现了故障，小组成员又找来一个电流计G（量程0～3mA，最小刻度0.1mA，内阻为10Ω），请帮助重新设计一个测置电路，填在下面的矩形框内（如图2）．
（4）由重新设计的电路，通过多次调节滑动变阻器，测出多组电流计G和电流表A的示数I₁、I₂，画出I₁-I₂图象，则由图象（如图3）可得被测电池的电动势E=1.47 V（取三位有效数字），内阻r=0.82Ω．（取两位有效数字）

Answer 1

分析 （1）分析给出的仪器，明确电流内阻可以等效为电源内阻，从而减小实验误差；
（2）根据原理图可得出对应的实物图；
（3）实验过程要测多组实验数据，电流表变化范围应当大一些，根据电流表量程与电路图，选择合适的实验电路；在保证安全的前提下，为方便实验操作，应选最大阻值较小的滑动变阻器．
（4）由图象求出与纵轴的交点，然后由欧姆定律求出该电流所对应的电压，该电压是电源的电动势；图象斜率的绝对值等于电源的内阻．

解答 解：（1）由于电流表内阻已知，因此可以将电流表内阻等效为电源内阻进行分析，因此电路图选择丁图；
（2）根据选择的原理图可得出对应的实物图；

（3）上述器材中虽然没有电压表，但给出了两个电流表，将电流表串联一个电阻，可以改装成较大量程的电压表．
根据欧姆定律若将电流表与定值电阻串联有U=I₁R₀=0.003×990V=2.97V，与电动势接近，故应将电流表A₁与定值电阻串联使用；故原理图如图所示；

（4）
图象纵轴截距是I₁=1.48mA，
根据闭合电路欧姆定律得干路电流为零时，电源两端的电压等于电源电动势，
所以电源电动势E=I₁（R_A1+R₀）=1.48×10^-3A×（10Ω+990Ω）=1.48V；
内阻r=$\frac{△U}{△I}$=$\frac{1.48-1.1}{0.45}$=0.84Ω；
故答案为：（1）丁；（2）如图所示；（3）如图所示；（4）1.48；0.84．

点评 本题考查电源电动势的测量，要注意明确实验原理，能根据不同的条件分析不同的电路图；遇到根据图象求解的实验题，应先根据物理定律写出表达式，再整理出纵轴物理量与横轴物理量的函数关系，再结合截距与斜率概念求解．