Question

19．在做“用電流表和電壓表測電池的電動勢E（約3V）和內電阻r”的實驗時，部分器材參數如下：電壓表（量程3V），電流表（量程0.6A），定值電阻R₀（阻值為3Ω），滑動變阻器R（阻值約30Ω）．

（1）小紅按如圖甲所示的電路圖連接實物電路，在電路連接正確的情況下，當她閉合開關時發現電壓表有示數，電流表沒有示數，反復檢查后發現電路連接完好，估計是某一元件斷路，因此她拿來多用電表檢查故障．她的操作如下：
a．斷開電源開關S；
b．將多用表選擇開關置于×1Ω檔，調零后，紅黑表筆分別接R兩端，讀數為30Ω
c．將多用表選擇開關置于×100Ω檔，調零后，將紅黑表筆分別接電壓表兩端，發現指針讀數如圖乙所示，則所測阻值為2200Ω，然后又將兩表筆接電流表兩端，發現指針位置幾乎不變．由以上操作可判斷發生斷路故障的元件是電流表  （填元件名稱）
（2）她設計的實驗電路中定值電阻R₀的作用是（說出一條理由即可）保護電源．
（3）請根據電路圖把實物圖丙沒完成的連線連接好．
（4）在更換規格相同的元件后，她改變滑動變阻器的阻值，測出了6組對應的數據并在圖象上描點如圖所示，請在圖丁中繼續完成圖象；并根據圖象可得該電池的電動勢E=3.00 V，電池內阻r=0.57Ω（小數點后保留兩位數字）．

Answer 1

分析 根據多用電表的讀數方法可得出對應的讀數；明確定值電阻在電路中的作用；根據原理圖可得出對應的實物圖；根據描點作圖的方法得出對應U-I圖象，根據閉合電路歐姆定律可得出對應的電動勢和內電阻．

解答 解：（1）將多用表選擇開關置于×100Ω檔，調零后，將紅黑表筆分別接電壓表兩端，發現指針讀數如圖丙所示，則所測阻值為2200Ω，然后又將兩表筆接電流表兩端，發現指針位置幾乎不變，說明多用電表仍然測量的是電壓表的內阻，也就說明了電流表處發生了斷路，由以上操作可判斷發生斷路故障的元件是電流表．
（2）她設計的實驗電路中定值電阻R₀的作用是保護電阻；增大電源等效內阻，使調節時兩電表示數變化明顯
（3）根據實物圖可得出對應的原理圖；
（4）
根據U-I圖象得：當電流I=0時，U=3.00V，所以電池的電動勢E=3.00V，
通過U-I圖象求出該直線的斜率為k=$\frac{3-1.5}{0.42}$=3.57Ω，也就是r+R₀=3.57Ω，
所以電池內阻r=0.57Ω．
故答案為：（1）2200； 電流表；（2）保護電源；（3）如圖所示；（4）3.00；0.57．

點評 本題為設計性實驗，在解題時應注意明確實驗的原理；并且要由實驗原理結合閉合電路歐姆定律得出表達式，由圖象得出電動勢和內電阻．