Question

11．如圖甲是“測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)電路，如果采用新電池進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)滑動(dòng)變阻器在阻值較大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)時(shí)，電壓表變化很小，原因是：新電池的內(nèi)阻很小，內(nèi)電路分得的內(nèi)電壓很小，從而影響測(cè)量值的精確性．為了較精確地測(cè)量一節(jié)新電池的內(nèi)阻，可用以下給定的器材和一些導(dǎo)
線來完成實(shí)驗(yàn)．
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(nèi)阻）；定值電阻R₀（R₀=1.50Ω）；滑動(dòng)變阻器R₁（0～10Ω）；滑動(dòng)變阻器R₂（0～200Ω）；開關(guān)S．
（1）相比于圖甲，圖乙中的電阻R₀有哪些作用？（寫出一種即可）方便實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)測(cè)量；防止變阻器電阻過小時(shí)，電池被短路或電流表被燒壞
（2）為方便實(shí)驗(yàn)調(diào)節(jié)且能較準(zhǔn)確地進(jìn)行測(cè)量，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用R₁（填R₁或R₂）；
（3）用圖乙進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)中，改變滑動(dòng)變阻器的阻值，測(cè)出當(dāng)電流表讀數(shù)為I₁時(shí)，電壓表讀數(shù)為U₁；當(dāng)電流表讀數(shù)為I₂時(shí)，電壓表讀數(shù)為U₂，則新電池內(nèi)阻的表達(dá)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 （1）加接電阻R₀，起保護(hù)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(duì)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(nèi)阻的表達(dá)式；

解答 解：（1）加接電阻R₀，起保護(hù)作用，限制電流，防止變阻器電阻過小時(shí)，電池被短路或電流表被燒壞；
（2）滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用R₁．因?yàn)镽₁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(cè)量誤差較��；
（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：（1）方便實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)測(cè)量；防止變阻器電阻過小時(shí)，電池被短路或電流表被燒壞
（2）R₁；
（3）$\frac{{U}_{2}-{U}_{1}}{{I}_{1}-{I}_{2}}-{R}_{0}$

點(diǎn)評(píng) 本題根據(jù)閉合電路歐姆定律，用伏安法可測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，定值電阻R₀起保護(hù)作用，本題采用了公式法或圖象法處理數(shù)據(jù)；但應(yīng)用圖象法分析數(shù)據(jù)時(shí)誤差較小．