Question

5．某實(shí)驗(yàn)小組用如圖所示的電路測(cè)定一電動(dòng)勢(shì)約2.8V的電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，現(xiàn)有下列器材可供選用：
A．電壓表（0～3V，內(nèi)阻約5kΩ）
B．電流表（0～100mA，內(nèi)阻1Ω）
C．定值電阻R₁（阻值0.2Ω）
D．定值電阻R₂（阻值5.0Ω）
E．滑動(dòng)變阻器R₃（阻值0～15Ω）
F．開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干
操作步驟如下：
（1）該同學(xué)考慮由于電流表量程過(guò)小，需要擴(kuò)大電流表量程．應(yīng)在電流表上并聯(lián)（填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”）定值電阻R₁（填“R₁”或“R₂”）．
（2）將改裝后的電流表重新接入電路，并把滑動(dòng)變阻器阻值仍調(diào)到最大，此時(shí)電流表指針偏轉(zhuǎn)角度較�。�逐漸調(diào)小滑動(dòng)變阻器阻值，電流表示數(shù)有較大的變化，但電壓表示數(shù)基本不變，該現(xiàn)象說(shuō)明電池的內(nèi)阻太小．
（3）為了讓實(shí)驗(yàn)?zāi)苷�常進(jìn)行，該同學(xué)對(duì)圖示的電路做了適當(dāng)改進(jìn)，請(qǐng)?jiān)谟覀?cè)方框內(nèi)畫(huà)出改進(jìn)后的電路圖．
（4）用改進(jìn)后的電路測(cè)定出兩組數(shù)據(jù)：第一組數(shù)據(jù)為U₁=1.36V，I₁=0.27A；第二組數(shù)據(jù)為U₂=2.00V，I₂=0.15A，則電池的內(nèi)阻為0.33Ω（計(jì)算結(jié)果保留兩位小數(shù)）．

Answer 1

分析 （1）把小量程電流表改裝成大量程電流表需要并聯(lián)一個(gè)小電阻．
（2）應(yīng)用伏安法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻時(shí)，如果電源內(nèi)阻太小，內(nèi)阻分壓過(guò)小，從而導(dǎo)致電壓表示數(shù)變化不明顯．
（3）電源內(nèi)阻很小時(shí)，為了使電壓表示數(shù)變化明顯，應(yīng)給電源串聯(lián)一個(gè)電阻，組成等效電源再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．
（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用歐姆定律列出方程，聯(lián)立即可求出電源內(nèi)阻

解答 解：（1）將電流表改裝成大量程的電流表需要并聯(lián)電阻，電池的電動(dòng)勢(shì)約2.8V，則電壓表量程選0～3V．電路中最小電流約I_min=$\frac{E}{{R}_{3}}$=$\frac{2.8}{15}$≈0.19A，如果電流表并聯(lián)R₁，由（I₁-I_g）R₁=I_gR_g，則可求得改裝后的電流表量程為I₁=0.6A；而如果并聯(lián)R₂，由（I₂-I_g）R₂=I_gR_g可知改裝后的電流表量程為I₂=0.12A，量程過(guò)��；故應(yīng)選擇并聯(lián)電阻R₁．
（2）電壓表示數(shù)基本不變，由閉合電路歐姆定律U=E-Ir知，因?yàn)殡姵氐膬?nèi)阻太小使內(nèi)壓過(guò)�。粡亩鴮�(dǎo)致電壓表的示數(shù)變化不明顯．
（3）由于電池的內(nèi)阻太小，故在電路中串聯(lián)一個(gè)定值電阻來(lái)等效為電源內(nèi)阻；利用原方法求出等效內(nèi)阻后減去串聯(lián)的定值電阻的阻值即可求出電源內(nèi)阻；故改進(jìn)電路圖如圖所示；
（4）由閉合電路歐姆定律U=E-I（R₂+r），將兩組數(shù)據(jù)代入，
E=1.36+6×0.27（r+5）①，
E=2.00+6×0.15（r+5）②，
解得內(nèi)阻r=0.33Ω．
故答案為：（1）并聯(lián)　R₁�。�2）電池的內(nèi)阻太小�。�3）如圖所示；（4）0.33

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電流表的改裝、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路圖、求電源內(nèi)阻等；要注意當(dāng)電流表量程不夠時(shí)可以把小量程電流表改裝成大量程電流表；方法是并聯(lián)一個(gè)小的分流電阻；而當(dāng)電源內(nèi)阻很小時(shí)，為了使電壓表示數(shù)變化明顯，可以用定值電阻與電源串聯(lián)組成等效電源再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．