Question

2．某學生實驗小組利用圖所示電路，測量多用電表內電池的電動勢和電阻“×1k”擋內部電路的總電阻．使用的器材有：
多用電表；電壓表：量程5V，內阻十幾千歐；滑動變阻器：最大阻值5kΩ；導線若干．
回答下列問題：

（1）將多用電表擋位調到電阻“×1k”擋，再將紅表筆和黑表筆短接，調零點．
（2）將圖1中多用電表的紅表筆和1（選填“1”或“2”）端相連，黑表筆連接另一端．
（3）將滑動變阻器的滑片調到適當位置，使多用電表的示數如圖2所示，這時電壓表的示數如圖3所示．多用電表和電壓表的讀數分別為15.0kΩ和3.60 V．
（4）調節滑動變阻器的滑片，使其接入電路的阻值為零．此時多用電表和電壓表的讀數分別為12.0kΩ和4.00V．從測量數據可知，電壓表的內阻為12.0 kΩ．
（5）多用電表電阻擋內部電路可等效為由一個無內阻的電池、一個理想電流表和一個電阻串聯而成的電路，如圖4所示．根據前面的實驗數據計算可得，此多用電表內電池的電動勢為9.00V，電阻“×1k”擋內部電路的總電阻為15.0 kΩ．

Answer 1

分析 （1）歐姆表使用前一定要歐姆調零；
（2）紅正黑負，電流從紅表筆流入電表，從黑表筆流出電表；
（3）歐姆表讀數等于倍率乘以表盤讀數，伏特表讀數要估讀；
（4）歐姆表測量的是外電路的總電阻，由于滑動變阻器被短路，故歐姆表讀數即為電壓表阻值；
（5）由于半偏電流是滿偏電流的一半，故歐姆表的中值電阻等于內電阻；根據閉合電路歐姆定律求解電動勢．

解答 解：（1）歐姆表使用前一定要歐姆調零，即紅黑表筆短接后，調節調零旋鈕，使電流表滿偏；
（2）多用電表的紅表筆對應歐姆表內電源的負極，所以紅表筆應接電壓表的負接連柱，故紅表筆接觸1；
（3）歐姆表讀數=倍率×表盤讀數=1k×15.0Ω=15.0kΩ；電壓表讀數為3.60V；
（4）由于滑動變阻器被短路，故歐姆表讀數即為電壓表阻值，為12.0kΩ；
（5）調節滑動變阻器的滑片，使其接入電路的阻值為零，此時多用電表和電壓表的讀數分別為12.0kΩ和4.00V；
多用電表的中值電阻等于內電阻，故R=15.0kΩ；
由閉合電路歐姆定律I=$\frac{E}{R+r}$和歐姆定律U=IR_V可知，E=$\frac{U}{{R}_{V}}$（R+R_V），
代入數據有：E=$\frac{4.0V}{12000Ω}$×（12000Ω+15000Ω）=9.0V，聯立解得E=9.00V；
故答案為：（1）短接；（2）1；（3）15.0；3.60；（4）12.0；（5）9.00；15.0．

點評 本題關鍵是明確實驗原理，會使用歐姆表和電壓表測量電阻和電壓，同時能結合閉合電路歐姆定律靈活地列式分析．