Question

12．圖甲是測量一節(jié)新干電池的電動勢和內阻的實驗電路，實驗時會發(fā)現(xiàn)，當滑動變阻器在阻值較大的范圍內調節(jié)時，電壓表讀數(shù)變化不明顯，原因是電源內阻很小，內電路的電壓降很小從而影響測量的準確性．為了較準確地測量一節(jié)新干電池的內阻，可用以下器材連成圖乙所示的電路完成實驗，器材：量程3V的理想電壓表V，量程0.6A的電流表A（具有一定內阻），定值電阻R₀（R₀=1.50Ω），滑動變阻器R₁（0～10Ω），滑動變阻器R₂（0～200Ω），開關S．
（1）在圖乙的實驗電路中，加接電阻R₀有兩方面的作用，一是方便實驗操作和數(shù)據(jù)測量，二是防止變阻器電阻過小時，電池被短路或電流表被燒壞
（2）為方便實驗調節(jié)且能較準確地進行測量，滑動變阻器應選用R₁  （選填“R₁”或“R₂”）．
（3）實驗中，改變滑動變阻器的阻值，測出當電流表讀數(shù)為I₁時，電壓表讀數(shù)為U₁；當電流表讀數(shù)為I₂時，電壓表讀數(shù)為U₂，則新干電池內阻的表達式r=$\frac{{U}_{2}-{U}_{1}}{{I}_{1}-{I}_{2}}-{R}_{0}$．（用I₁、I₂、U₁、U₂和R₀表示）

Answer 1

分析 作出電源的U-I圖象，根據(jù)閉合電路歐姆定律分析可知，圖象的斜率等于電源的內阻，再分析電壓表讀數(shù)變化不明顯的原因；
①加接電阻R₀，起保護作用，限制電流，防止電池被短路或電流表被燒壞；
②由于電流表與電壓表的讀數(shù)在刻度盤中超過一半，讀數(shù)的相對誤差較小，則要求電路中電流較大，在確保安全的前提下，可選擇阻值較小的變阻器；
③根據(jù)閉合電路歐姆定律列方程組后聯(lián)立求解，可求出新電池的內阻的表達式．

解答 解：作出電源的U-I圖象，根據(jù)閉合電路歐姆定律分析可知，圖象的斜率等于電源的內阻，如圖，圖線1的斜率小于圖線2的斜率，則對應的電源的內阻圖線1的較小，由圖可以看出，圖線1電壓隨電流變化較慢．本實驗中發(fā)現(xiàn)電壓表讀數(shù)變化不明顯，原因是：電源內阻很小，內電路的電壓降很�。�

①加接電阻R₀，起保護作用，限制電流，防止變阻器電阻過小時，電池被短路或電流表被燒壞；
②滑動變阻器應選用R₁．因為R₁的總電阻較小，使電路中電流較大，電流表指針能在刻度盤中央附近，測量誤差較小；
③根據(jù)閉合電路歐姆定律，有：
E=U₁+I₁（r+R₀）
E=U₂+I₂（r+R₀）
聯(lián)立解得：$r=\frac{{U}_{2}-{U}_{1}}{{I}_{1}-{I}_{2}}-{R}_{0}$
故答案為：$\frac{{U}_{2}-{U}_{1}}{{I}_{1}-{I}_{2}}-{R}_{0}$．
故答案為：電壓表讀數(shù)變化很小，新電池的內阻很小，內電路的電壓降很�。�
①防止變阻器電阻過小時，電池被短路或電流表被燒壞；
②R₁；
③$\frac{{U}_{2}-{U}_{1}}{{I}_{1}-{I}_{2}}-{R}_{0}$

點評 本題根據(jù)閉合電路歐姆定律，用伏安法可測量電源的電動勢和內阻，本題中要注意定值電阻R₀起保護作用，數(shù)據(jù)處理中要學會利用公式法處理數(shù)據(jù)的方法．