Question

17．為了測定某電池的電動勢和內(nèi)電阻，需要把一個量程為10V的直流電壓表串聯(lián)一個固定電阻（用電阻箱代替）后，改裝成量程為30V的電壓表；然后用伏安法測電源的電動勢和內(nèi)電阻，以下是該實驗的操作過程：
（1）把電壓表量程擴大，實驗電路如圖甲所示，以下給出的是可能的操作步驟．把你認為正確的步驟前的字母按合理的順序填寫在下面的橫線上ADCBE．
A．把滑動變阻器滑動片移至最右端
B．把滑動變阻器滑動片調(diào)到適當(dāng)位置，使電壓表讀數(shù)為9V
C．閉合電鍵S
D．把電阻箱阻值調(diào)到零
E．保持滑動變阻器滑動片的位置不變，把電阻箱阻值調(diào)到適當(dāng)值，使電壓表讀數(shù)為3V
F．不再改變電阻箱阻值，保持電壓表和電阻箱串聯(lián)，撤去其它線路，即得量程為30V
（2）上述實驗可供選擇的器材有：
A．待測電池（電動勢約為20V，內(nèi)電阻約為2Ω）
B．電壓表（量程為10V，內(nèi)阻約為3KΩ）
C．電阻箱（阻值范圍0～999.9Ω）
D．電阻箱（阻值范圍0～9999.9Ω）
E．滑動變阻器（阻值為0～20Ω）
F．滑動變阻器（阻值為0～2KΩ）
電阻箱應(yīng)選D，滑動變阻器應(yīng)選E（用大寫字母表示）．
（3）用擴大了量程的電壓表（電壓表的表盤沒變），方法采用伏安法，測量電源電動勢E和內(nèi)電阻r，實驗電路如圖乙所示，得到多組電壓表表盤示數(shù)U和電流I的值，并作出U-I圖象如圖所示．可知電池的電動勢
為21.6V，內(nèi)電阻為1.83Ω．

Answer 1

分析 （1）把10V的直流電壓表接一固定電阻（用電阻箱代替），改裝為量程為30V的電壓表時，將直流電壓表與電阻箱串聯(lián)，整個作為電壓表，據(jù)題分析，電阻箱阻值調(diào)到零，電壓表讀數(shù)為9V，則知把電阻箱阻值調(diào)到適當(dāng)值，使電壓表讀數(shù)為3V，根據(jù)實驗步驟與實驗注意事項分析答題．
（2）根據(jù)串聯(lián)電路的特點，可確定出電阻箱的電阻與電壓表內(nèi)阻的關(guān)系，選擇電阻箱的規(guī)格．在分壓電路中，為方便調(diào)節(jié)，滑動變阻器選用阻值較小的．
（3）由于電壓表的表盤沒變，改裝后的電壓表的讀數(shù)應(yīng)為電壓表讀數(shù)的3倍．U-I圖線縱軸截距的3倍表示電動勢，斜率的3倍大小等于電池的內(nèi)阻．

解答 解：（1）為保護電路安全，連接電路時應(yīng)斷開開關(guān)，滑片要置于分壓電路分壓為零的位置，電阻箱應(yīng)調(diào)到最大值，連接完電路，然后調(diào)節(jié)電阻箱到合適的阻值，然后閉合電路進行使用，因此合理的實驗步驟為：ADCBE．
（2）由題，電壓表的量程為10V，內(nèi)阻約為10kΩ，要改裝成30V的電壓表，根據(jù)串聯(lián)電路的特點可知，所串聯(lián)的電阻箱電阻應(yīng)為2×10kΩ=20000Ω．故電阻箱應(yīng)選電阻箱D（阻值范圍0～99999Ω，額定功率小于10W）．在分壓電路中，為方便調(diào)節(jié)，滑動變阻器選用阻值較小的，即選E．
（3）由丙讀出，外電路斷路時，電壓表的電壓為U=7.1V，則電源的電動勢為E=3×7.2=21.6V，
內(nèi)阻為r=$\frac{E-U}{I}$=$\frac{21.6-5×3}{3.6}$≈1.83Ω．
故答案為：（1）ADCBEF；（2）D；E；（3）21.6；1.83．

點評 本題涉及電表的改裝，其原理是串聯(lián)電路的特點．伏安法測量電源的電動勢和內(nèi)阻的原理是閉合電路歐姆定律，要注意路端電壓應(yīng)為改裝后電壓表的讀數(shù)．