Question

9．用電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器“測電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，如果采用一節(jié)新干電池進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)滑動(dòng)變阻器在阻值較大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)時(shí)，電壓表讀數(shù)變化很小，從而影響測量值的精確性．可以利用一定值電阻，對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改良．
如圖1所示，某次實(shí)驗(yàn)中，除一節(jié)新干電池、電壓表、電流表和開關(guān)外，還有定值電阻R₀（1.8Ω）
滑動(dòng)變阻器R₁（0～10Ω）
滑動(dòng)變阻器R₂（0～200Ω）
（1）實(shí)驗(yàn)中定值電阻R₀在電路圖中的作用是保護(hù)電源，方便實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)測量．
（2）為方便實(shí)驗(yàn)調(diào)節(jié)較準(zhǔn)確地進(jìn)行測量，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用R ₁（填“R ₁”或“R ₂”）．
（3）實(shí)驗(yàn)中改變滑動(dòng)變阻器的阻值，測出幾組電流表和電壓表的讀數(shù)如表

I/A	0.15	0.20	0.25	0.30	0.40	0.50
U/V	1.20	1.10	1.00	0.90	0.70	0.50

請(qǐng)你在給出的坐標(biāo)紙中（圖2）畫出U-I圖線．
（4）根據(jù)圖線得出新干電池的電動(dòng)勢E=1.49V，內(nèi)阻r=0.1Ω．

Answer 1

分析 本題的關(guān)鍵是明確新電池的內(nèi)阻很小，電池的內(nèi)壓降很小，電壓表的讀數(shù)變化很小，所以實(shí)驗(yàn)應(yīng)選內(nèi)阻較大的舊電池；題（1）的關(guān)鍵是明確定值電阻除方便操作和測量外，還可以保護(hù)電池和電流表；題（2）的關(guān)鍵是根據(jù)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(guān)鍵采用描點(diǎn)法作圖；題（4）的關(guān)鍵是根據(jù)閉合電路歐姆定律寫出關(guān)于U與I的函數(shù)表達(dá)式，然后根據(jù)斜率和截距的概念即可求解．

解答 解：根據(jù)U=E-Ir可知，由于新電池時(shí)內(nèi)阻很小，電池內(nèi)壓降很小，電壓表的讀數(shù)變化很小，所以如果采用一節(jié)新干電池進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)滑動(dòng)變阻器在阻值較大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)時(shí)，電壓表讀數(shù)變化很小，原因是新電池的內(nèi)阻很小，內(nèi)電路的電壓降很��；
（1）、加接電阻R₀有兩方面的作用，一是方便實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)測量，二是防止變阻器電阻過小時(shí)，電池被短路或電流表被燒壞（或限制電流，防止電源短路）；
（2）、電流表的量程${I}_{A}^{\;}$=0.6A，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，電路中需要的最大電阻應(yīng)為：${R}_{max}^{\;}$=$\frac{E}{{\frac{1}{3}I}_{A}^{\;}}=\frac{1.5}{\frac{1}{3}×0.6}Ω=7.5Ω$，
所以變阻器應(yīng)選${R}_{1}^{\;}$；
（3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)利用描點(diǎn)法可得出對(duì)應(yīng)的伏安特性曲線，如圖所示：

（4）、根據(jù)閉合電路歐姆定律應(yīng)用：E=U+I（r+${R}_{0}^{\;}$），
整理可得：U=-（r+${R}_{0}^{\;}$）I+E，
可得E=1.49V；
根據(jù)函數(shù)斜率的概念應(yīng)有：r+${R}_{0}^{\;}$=$\frac{1.49-0.5}{0.52}$=1.90Ω，解得r=1.9-1.8=0.1Ω
故答案為：
（1）保護(hù)電源，方便實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)測量（2）${R}_{1}^{\;}$
（3）如圖；
（4）1.49；0.1．

點(diǎn)評(píng) 應(yīng)明確：①測定電池電動(dòng)勢和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)應(yīng)選擇內(nèi)阻較大的舊電池；若內(nèi)阻過小，則可以采用等效電源的方法擴(kuò)大內(nèi)阻；②通過電流表的最小電流應(yīng)為電流表量程的$\frac{1}{3}$；③遇到根據(jù)圖象求解的問題，應(yīng)根據(jù)物理規(guī)律整理出關(guān)于縱軸與橫軸物理量的函數(shù)表達(dá)式，再根據(jù)斜率和截距的概念即可求解．