Question

13．在“測量電源電動勢”的實驗中，實驗室提供的器材如下：待測電源E（放電電流不能太大），電壓表（量程大于待測電源的電動勢），標有長度的均勻電阻絲ab電阻約15Ω，開關S，一端連有鱷魚夾P的導線1，其它導線若干．
（1）實驗中，用導線1、2、3、4、5和6按圖甲所示方式連接電路，電路中所有元器件都完好，閉合開關之前，鱷魚夾P應置于b（填“a”或“b”）端．
（2）閉合開關后，反復改變鱷魚夾P的位置，電壓表都有較大的示數但不變，則斷路的導線為1（填數字代號）
（3）排除故障后，閉合開關，改變鱷魚夾P的位置，讀出多組電壓表讀數U，和對應aP間的電阻絲長度L，由測得的數據，繪出了如圖乙所示的圖線，則電源電動勢E=2.94V，（計算結果保留三位有效數字）．應用該實驗中的數據不能（填“能”或“不能”）測出該電源的內阻r．

Answer 1

分析 （1）分析實驗電路，明確實驗原理，根據實驗安全性考慮可以得出P的位置；
（2）明確電壓表有示數說明電壓表和電源相連接，但不能改變則說明滑動變阻器接線錯誤；
（3）根據閉合電路歐姆定律可得出對應的表達式，由圖象可求得電動勢E；

解答 解：（1）由電路圖可知，電壓表測量ab左側部分電阻兩端的電壓；若開始時P滑到a端，則ab被短路，則電源被短路，故為了保證安全，P應置于b端；
（2）電壓表有示數說明與電源是相通的，即26是完好的；而示數幾乎不變，說明P無法與所測左半部分相連；故說明1導線沒有正確接好；
（3）設單位長度的電阻為R₀；
由閉合電路歐姆定律可得：U=$\frac{E}{{R}_{0}L+r}$×R₀L
變形可得：$\frac{1}{U}$=$\frac{1}{E}$+$\frac{{R}_{0}L+r}{E{R}_{0}}$×$\frac{1}{L}$
則可知$\frac{1}{E}$=0.34
解得：E=2.94V；
圖象的斜率可求，但由于單位長度的電阻值不知，故無法求出內阻r；
故答案為：（1）b；（2）1；（3）2.94；不能．

點評 本題類似于“伏阻法”，但由于不是采用的電阻箱，故無法確定電源內阻；同時本題要注意閉合電路歐姆定律的正確應用，列出方程式后，結合圖象進行分析即可求解電動勢．