Question

4．某同學要測定一電動勢約2.8V的電池的電動勢和內阻，現有下列器材可供選用：
A．電壓表（0～3V，內阻約5kΩ）
B．電流表（0～100mA，內阻1Ω）
C．定值電阻R₁（阻值0.2Ω）
D．定值電阻R₂（阻值5.0Ω）
E．滑動變阻器R₃（阻值0～15Ω）
F．開關、導線若干
操作步驟如下：
（1）請用筆畫線代替導線在圖1中完成實物連接圖，要求滑動變阻器R的滑片P自左向右滑動時電流表示數變小

（2）該同學考慮由于電流表量程過小，需要擴大電流表量程．應在電流表上并聯（填“串聯”或“并聯”）定值電阻R₁（填“R₁”或“R₂”）
（3）將改裝后的電流表重新接入電路，并把滑動變阻器阻值仍調到最大，此時電流表指針偏轉角度較小．逐漸調小滑動變阻器阻值，電流表示數有較大的變化，但電壓表示數基本不變，該現象說明電池的內阻太小
（4）為了讓實驗能正常進行，該同學對圖的電路做了適當改進，請在如圖2中畫出改進后的電路圖．

Answer 1

分析 （1）明確實驗原理，知道如何正確測量電動勢和內電阻的實驗；
（2）根據改裝原理可知，把小量程電流表改裝成大量程電流表需要并聯一個小電阻．
（3）應用伏安法測電源電動勢與內阻時，如果電源內阻太小，電壓表示數變化不明顯．
（4）電源內阻很小時，為了使電壓表示數變化明顯，應給電源串聯一個電阻，組成等效電源進行實驗．

解答 解：（1）本實驗應采用相對電源的電流表外接法，滑動變阻器向右滑動時接入電阻增大，故應左側接下接線柱，如圖所示；
（2）將電流表改裝成大量程的電流表需要并聯電阻，電池的電動勢約2.8V，則電壓表量程選0～3V．電路中最小電流約I_min=$\frac{E}{{R}_{3}}$=$\frac{2.8}{15}$≈0.19A，如果電流表并聯R₁，由（I₁-I_g）R₁=I_gR_g，則改裝后的電流表量程為I₁=0.6A，如果并聯R₂，由（I₂-I_g）R₂=I_gR_g，則改裝后的電流表量程為I₂=0.12A，故選擇并聯電阻R₁．
（3）電壓表示數基本不變，由閉合電路歐姆定律U=E-Ir知，因為電池的內阻太小，現象是電壓表的示數變化不明顯．
（4）由于電池的內阻太小，故在電路中串聯一個定值電阻．改進電路圖如圖所示；
故答案為：（1）如圖所示； （2）并聯　R₁　（3）電池的內阻太小　（4）如圖所示

點評 本題考查了電流表的改裝、實驗現象分析、設計實驗電路圖、求電源內阻，把小量程電流表改裝成大量程電流表需要并聯一個小的分流電阻；當電源內阻很小時，為了使電壓表示數變化明顯，可以用定值電阻與電源串聯組成等效電源進行實驗．