Question

1．實驗小組要測量一節干電池的電動勢和內電阻．實驗室有如下器材可供選擇；
A．待測干電池（電動勢約為1.5V，內阻約為1.0Ω）
B．電壓表V（量程3V）
C．電流表A（量程0.6A，內阻為2Ω）　　 
D．定值電阻R₀（阻值為990Ω）　　 
E．滑動變阻器（阻值范圍0-50Ω）
F．開關、導線若干　　　 

（1）為了盡量減小實驗誤差，在如圖所示的四個實驗電路中應選用�。�
（2）根據選定的電路圖選用需要的器材連接成實物圖（如圖1）．
（3）若實驗過程中發現電壓表出現了故障，小組成員又找來一個電流計G（量程0～3mA，最小刻度0.1mA，內阻為10Ω），請幫助重新設計一個測置電路，填在下面的矩形框內（如圖2）．
（4）由重新設計的電路，通過多次調節滑動變阻器，測出多組電流計G和電流表A的示數I₁、I₂，畫出I₁-I₂圖象，則由圖象（如圖3）可得被測電池的電動勢E=1.47 V（取三位有效數字），內阻r=0.82Ω．（取兩位有效數字）

Answer 1

分析 （1）分析給出的儀器，明確電流內阻可以等效為電源內阻，從而減小實驗誤差；
（2）根據原理圖可得出對應的實物圖；
（3）實驗過程要測多組實驗數據，電流表變化范圍應當大一些，根據電流表量程與電路圖，選擇合適的實驗電路；在保證安全的前提下，為方便實驗操作，應選最大阻值較小的滑動變阻器．
（4）由圖象求出與縱軸的交點，然后由歐姆定律求出該電流所對應的電壓，該電壓是電源的電動勢；圖象斜率的絕對值等于電源的內阻．

解答 解：（1）由于電流表內阻已知，因此可以將電流表內阻等效為電源內阻進行分析，因此電路圖選擇丁圖；
（2）根據選擇的原理圖可得出對應的實物圖；

（3）上述器材中雖然沒有電壓表，但給出了兩個電流表，將電流表串聯一個電阻，可以改裝成較大量程的電壓表．
根據歐姆定律若將電流表與定值電阻串聯有U=I₁R₀=0.003×990V=2.97V，與電動勢接近，故應將電流表A₁與定值電阻串聯使用；故原理圖如圖所示；

（4）
圖象縱軸截距是I₁=1.48mA，
根據閉合電路歐姆定律得干路電流為零時，電源兩端的電壓等于電源電動勢，
所以電源電動勢E=I₁（R_A1+R₀）=1.48×10^-3A×（10Ω+990Ω）=1.48V；
內阻r=$\frac{△U}{△I}$=$\frac{1.48-1.1}{0.45}$=0.84Ω；
故答案為：（1）丁；（2）如圖所示；（3）如圖所示；（4）1.48；0.84．

點評 本題考查電源電動勢的測量，要注意明確實驗原理，能根據不同的條件分析不同的電路圖；遇到根據圖象求解的實驗題，應先根據物理定律寫出表達式，再整理出縱軸物理量與橫軸物理量的函數關系，再結合截距與斜率概念求解．