Question

2．某學(xué)生實(shí)驗(yàn)小組利用圖所示電路，測量多用電表內(nèi)電池的電動(dòng)勢和電阻“×1k”擋內(nèi)部電路的總電阻．使用的器材有：
多用電表；電壓表：量程5V，內(nèi)阻十幾千歐；滑動(dòng)變阻器：最大阻值5kΩ；導(dǎo)線若干．
回答下列問題：

（1）將多用電表擋位調(diào)到電阻“×1k”擋，再將紅表筆和黑表筆短接，調(diào)零點(diǎn)．
（2）將圖1中多用電表的紅表筆和1（選填“1”或“2”）端相連，黑表筆連接另一端．
（3）將滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)到適當(dāng)位置，使多用電表的示數(shù)如圖2所示，這時(shí)電壓表的示數(shù)如圖3所示．多用電表和電壓表的讀數(shù)分別為15.0kΩ和3.60 V．
（4）調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，使其接入電路的阻值為零．此時(shí)多用電表和電壓表的讀數(shù)分別為12.0kΩ和4.00V．從測量數(shù)據(jù)可知，電壓表的內(nèi)阻為12.0 kΩ．
（5）多用電表電阻擋內(nèi)部電路可等效為由一個(gè)無內(nèi)阻的電池、一個(gè)理想電流表和一個(gè)電阻串聯(lián)而成的電路，如圖4所示．根據(jù)前面的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算可得，此多用電表內(nèi)電池的電動(dòng)勢為9.00V，電阻“×1k”擋內(nèi)部電路的總電阻為15.0 kΩ．

Answer 1

分析 （1）歐姆表使用前一定要?dú)W姆調(diào)零；
（2）紅正黑負(fù)，電流從紅表筆流入電表，從黑表筆流出電表；
（3）歐姆表讀數(shù)等于倍率乘以表盤讀數(shù)，伏特表讀數(shù)要估讀；
（4）歐姆表測量的是外電路的總電阻，由于滑動(dòng)變阻器被短路，故歐姆表讀數(shù)即為電壓表阻值；
（5）由于半偏電流是滿偏電流的一半，故歐姆表的中值電阻等于內(nèi)電阻；根據(jù)閉合電路歐姆定律求解電動(dòng)勢．

解答 解：（1）歐姆表使用前一定要?dú)W姆調(diào)零，即紅黑表筆短接后，調(diào)節(jié)調(diào)零旋鈕，使電流表滿偏；
（2）多用電表的紅表筆對應(yīng)歐姆表內(nèi)電源的負(fù)極，所以紅表筆應(yīng)接電壓表的負(fù)接連柱，故紅表筆接觸1；
（3）歐姆表讀數(shù)=倍率×表盤讀數(shù)=1k×15.0Ω=15.0kΩ；電壓表讀數(shù)為3.60V；
（4）由于滑動(dòng)變阻器被短路，故歐姆表讀數(shù)即為電壓表阻值，為12.0kΩ；
（5）調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，使其接入電路的阻值為零，此時(shí)多用電表和電壓表的讀數(shù)分別為12.0kΩ和4.00V；
多用電表的中值電阻等于內(nèi)電阻，故R=15.0kΩ；
由閉合電路歐姆定律I=$\frac{E}{R+r}$和歐姆定律U=IR_V可知，E=$\frac{U}{{R}_{V}}$（R+R_V），
代入數(shù)據(jù)有：E=$\frac{4.0V}{12000Ω}$×（12000Ω+15000Ω）=9.0V，聯(lián)立解得E=9.00V；
故答案為：（1）短接；（2）1；（3）15.0；3.60；（4）12.0；（5）9.00；15.0．

點(diǎn)評 本題關(guān)鍵是明確實(shí)驗(yàn)原理，會(huì)使用歐姆表和電壓表測量電阻和電壓，同時(shí)能結(jié)合閉合電路歐姆定律靈活地列式分析．