Question

5．測定某種特殊電池的電動勢和內阻．其電動勢E約為8V，內阻r約為50Ω．實驗室提供的器材：
A．量程為200 μA、內阻未知的電流表G；
B．電阻箱R_o（0～999.9Q）；
C．滑動變阻器R₁（0～20kΩ）；
D．滑動變阻器R₂ （0～60kΩ）；
E．開關3只，導線若干．
（1）先用如圖1所示的電路來測定電流表G內阻．補充完成實驗：
①為確保實驗儀器安全，滑動變阻器R'應該選取R₂（選填“R₁”或“R₂”）；
②連接好電路，斷開S₁、S₂，將R'的滑片調到a（選填“a”或“b”）端；
③閉合S₁，調節R'，使電流表G滿偏；
④保持R'不變，再閉合S₂，調節電阻箱電阻R_o=2Ω時，電流表G的讀數為100 μA；
⑤調節電阻箱時，干路上電流幾乎不變，則測定的電流表G內阻Rg=2Ω．
（2）再用如圖2所示的電路，測定該特殊電池的電動勢和內阻．由于電流表G內阻較小，在電路中串聯了合適的定值電阻R₃作為保護電阻．按電路圖連接好電路，然后閉合開關S，調整電阻箱Ro的阻值為R，讀取電流表的示數I，記錄多組數據（R，I），建立坐標系，描點作圖得到了如圖3所示的圖線，圖線斜率為0.1V^-l，電池的電動勢E=10V，內阻r=50Ω．

Answer 1

分析 （1）明確實驗原理，根據電路圖得出實驗方法，再根據半偏法的基本原理進行分析，從而得出對應的儀表，并通過電阻箱示數求出電流表內阻；
（2）明確閉合電路歐姆定律的應用，并根據圖象進行分析，利用數學規律即可求得電動勢和內電阻．

解答 解：（1）①由題意可知，電源電動勢約為8V，而電流表量程為200μA，則電流表達滿偏時需要的電流為：I=$\frac{8}{200×1{0}^{-6}}$=40KΩ，故為了安全和準確，滑動變阻器應選擇R₂；
②為了讓電路中電流由最小開始調節，滑動變阻器開始時接入電阻應最大，故滑片應滑至a端；
⑤由實驗步驟可知，本實驗采用了半偏法，由于電流表示數減為原來的一半，則說明電流表內阻與電阻箱電阻相等，即R_g=2Ω；
（2）根據實驗電路以及閉合電路歐姆定律可知：
I=$\frac{E}{R+{R}_{3}+r}$
變形可得：$\frac{1}{I}$=$\frac{r}{E}$+$\frac{（R+{R}_{3}）}{E}$
則由圖象可知圖象的斜率k=$\frac{35-15}{200}$=0.1，而k=$\frac{1}{E}$；
解得：E=10V；
圖象與縱軸的交點為5，則可知$\frac{r}{E}$=5
解得：r=50Ω
故答案為：（1）①R₂；②a；⑤2；
（2）0.1；10；50．

點評 本題考查電源的電動勢和內阻以及半偏法測電流表內阻的方法，要求能正確分析題意，明確實驗原理，再根據所學過的規律進行分析，結合數學規律即可正確求解．