Question

6．某同學設計了一個如圖甲所示的實驗電路，用以測定電源電動勢和內(nèi)阻，使用的實驗器材為：待測一節(jié)干電池、電流表A（量程0.6A，內(nèi)阻小于1Ω）、電流表A₁（量程0.6A，內(nèi)阻不知）、電阻箱（0～99.99Ω）、滑動變阻器（0～10Ω）、單刀雙擲開關、單刀單擲開關各一個及導線若干．考慮到干電池的內(nèi)阻較小，電流表的內(nèi)阻不能忽略．

（1）該同學按圖甲連線，閉合開關K，將開關S與C接通，通過調(diào)節(jié)滑動變阻器和電阻箱，讀取電流表A的示數(shù)為0.20A、電流表A₁的示數(shù)為0.60A、電阻箱（如圖乙）的示數(shù)為0.10Ω，則電流表A 的內(nèi)阻為0.20Ω．
（2）利用圖甲所示電路測量電源電動勢和內(nèi)阻的實驗步驟：
①請同學們按圖甲所示電路在圖丙中的實物上完成實驗所需的線路連接；
②斷開開關K，調(diào)節(jié)電阻箱R，將開關 S接D，記錄電阻箱的阻值和電流表示數(shù)；
③斷開開關D，再次調(diào)節(jié)電阻箱R，將開關S接D，記錄電阻箱的阻值和電流表示數(shù)；
④重復實驗步驟②進行多次測量．
（3）圖丁是由實驗數(shù)據(jù)繪出的$\frac{1}{I}$-R圖象，由此求出干電池的電動勢E=1.5V、內(nèi)阻r=0.25Ω．（計算結(jié)果保留二位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電阻箱的讀數(shù)方法可明確電阻值；再根據(jù)串并聯(lián)電路的規(guī)律可求得電流表內(nèi)阻；
（2）根據(jù)原理圖可明確對應的實物圖；
（3）根據(jù)閉合電路歐姆定律以及對應的圖象可分析電動勢和內(nèi)電阻．

解答 解：（1）如圖所示電阻箱的讀數(shù)為0.10Ω； 根據(jù)串并聯(lián)電路的規(guī)律可知，流過電阻箱的電流I=0.60-0.20=0.40A；
電壓U=0.10×0.40=0.040V，則電流表內(nèi)阻R_A=$\frac{0.040}{0.20}$=0.20Ω
（2）根據(jù)原理圖可得出對應的實物圖，連線如圖所示；

（3）根據(jù)（2）中步驟可知，本實驗中將電流表內(nèi)阻等效為電源內(nèi)阻，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，I=$\frac{E}{R+r}$
變形可得：$\frac{1}{I}$=$\frac{R}{E}$+$\frac{r}{E}$
根據(jù)圖象可知，$\frac{1}{E}$=$\frac{3.0-1.0}{4.0-1.0}$=0.67
解得E=1.5V；
$\frac{r}{E}$=0.3
解得r=0.45Ω；
則可知，電源內(nèi)阻r=0.45-0.20=0.25Ω；
故答案為：（1）0.10；0.20；（2）如圖所示；（3）1.5，0.25

點評 本題考查測量電動勢和內(nèi)電阻的實驗，要求能明確實驗原理，掌握實物圖的連接，并能正確根據(jù)圖象分析數(shù)據(jù)求出電動勢和內(nèi)電阻．