Question

18．在“測電池的電動勢和內阻”的實驗中，測量對象為一節新的干電池．
（1）用圖（a）所示電路測量時，在較大范圍內調節滑動變阻器，發現電壓表變化不明顯，原因是電源內阻太小，從而影響測量值的精確性．

（2）為了提高實驗的精確度采用（b）所示電路，提供器材：
A．量程3V和15V的雙量程電壓表V
B．量程0.6A和3A的雙量程電流表A
C．定值電阻R₀（R₀=1.5Ω）
D．滑動變阻器R₁（0～10Ω）
E．滑動變阻器R₂（0～200Ω）
F．開關S和一些導線．
①圖（b）電路中，加接電阻R₀有兩方面的作用：一是方便實驗操作和數據測量；二是保護電路中電源和電流表的安全．
②為方便實驗調節且能較準確地進行測量，滑動變阻器應選用R₁（填R₁或 R₂）．
③用筆畫線代替導線在圖（c）中完成實物連接圖．
④實驗中改變滑動變阻器的阻值，測出幾組電流表和電壓表的讀數，并在給出的U-I坐標系中畫出U-I圖線如圖（d）所示，則新干電池的內阻r=0.29Ω（結果保留兩位有效數字）．

Answer 1

分析 本題的關鍵是明確新電池的內阻很小，電池的內壓降很小，電壓表的讀數變化很小，所以實驗應選內阻較大的舊電池；題（1）的關鍵是明確定值電阻除方便操作和測量外，還可以保護電池和電流表；題（2）的關鍵是根據閉合電路歐姆定律求出電路中需要的最大電阻即可；題（3）的關鍵是連線時注意電表的量程和正負極；題（4）的關鍵是根據閉合電路歐姆定律寫出關于U與I的函數表達式，然后根據斜率和截距的概念即可求解．

解答 解：（1）根據U=E-Ir可知，由于新電池時內阻很小，電池內壓降很小，電壓表的讀數變化很小，所以如果采用一節新干電池進行實驗，實驗時會發現，當滑動變阻器在阻值較大的范圍內調節時，電壓表讀數變化很小，原因是新電池的內阻很小，內電路的電壓降很小；
（2）①加接電阻R₀有兩方面的作用，一是方便實驗操作和數據測量，二是防止變阻器電阻過小時，電池被短路或電流表被燒壞（或限制電流，防止電源短路）；
②因干電池電流較小，故應選量程I=0.6A，根據閉合電路歐姆定律可知，電路中需要的最大電阻應為：R_max=$\frac{E}{\frac{I}{3}}$=$\frac{1.5}{0.2}$=7.5Ω，
所以變阻器應選R₁；
③根據原理圖可得出對應的實物圖，如圖所示：
④根據閉合電路歐姆定律應用：E=U+I（r+R₀），
整理可得：U=-（r+R₀）I+E，
根據函數斜率的概念應有：r+R₀=$\frac{1.50-1.00}{0.28}$，
解得r=0.29；
故答案為：（1）電源內阻太小    （2）①保護電路中電源和電流表的安全    ②R₁          ③如圖所示    ④0.29

點評 本題應明確：①測定電池電動勢和內阻實驗應選擇內阻較大的舊電池；②通過電流表的最小電流應為電流表量程的$\frac{1}{3}$；③遇到根據圖象求解的問題，應根據物理規律整理出關于縱軸與橫軸物理量的函數表達式，再根據斜率和截距的概念即可求解．