Question

20．某同學(xué)采用如圖甲所示的電路測定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢E和內(nèi)電阻r，準(zhǔn)備了下列器材：

A．電壓表（0～3V；0～15V）；         B．電流表（0-0.6A；0～3A）；
C．滑動(dòng)變阻器R₁ （最大阻值20Ω）；    D．滑動(dòng)變阻器R₂（最大阻值1000Ω）；
以及開關(guān)S和導(dǎo)線若干．
（1）電壓表量程選用0～3VV，電流表量程選用0～0.6A；
（2）在圖乙中用筆畫線代替導(dǎo)線完成實(shí)物連接．
（3）連好實(shí)驗(yàn)電路后，合上開關(guān)前應(yīng)使滑動(dòng)變阻器滑片置于阻值最大處，合上開關(guān)后，電流表和電壓表的讀數(shù)正常．在逐漸向滑動(dòng)變阻器另一端調(diào)節(jié)滑片的過程中，發(fā)現(xiàn)電流表的示數(shù)逐漸增大，而電壓表的示數(shù)接近1.5V且?guī)缀醪蛔�，直到�?dāng)滑片滑至靠近另一端時(shí)，電壓表的示數(shù)才急劇變化．這種情況很難讀出電壓數(shù)值分布均勻的幾組不同電流、電壓值，出現(xiàn)上述情況的原因可能是：滑動(dòng)變阻器阻值太大，有效使用的部分短．
（4）如圖丙所示的U-I圖象是由改進(jìn)后實(shí)驗(yàn)測得的7組數(shù)據(jù)標(biāo)出的點(diǎn)，請(qǐng)你據(jù)此求出E=1.5V，r=0.5Ω．（答案保留一位小數(shù)）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電路最大電流選擇電流表量程，根據(jù)電源電動(dòng)勢選擇電壓表量程；
（2）根據(jù)伏安法測電阻的實(shí)驗(yàn)原理連接實(shí)物電路圖；
（3）在保證安全的前提下，為方便實(shí)驗(yàn)操作，應(yīng)選擇最大阻值較小的滑動(dòng)變阻器．
（4）根據(jù)坐標(biāo)系內(nèi)描出的點(diǎn)作出電源的U-I圖象，然后根據(jù)圖象求出電源的電動(dòng)勢與內(nèi)阻；

解答 解：（1）一節(jié)干電池的電動(dòng)勢約為1.5V，電壓表應(yīng)選0～3V量程；由圖丙所示可知，實(shí)驗(yàn)時(shí)所測最大電流約為0.6A，則電流表量程選0～0.6；
（2）伏安法測電源電動(dòng)勢與內(nèi)阻，電壓表測路端電壓，電流表測電路電流，由于電源內(nèi)阻較小，相對(duì)于電源來說，電流表應(yīng)采用外接法，實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示．
（3）為保護(hù)電路安全，連好實(shí)驗(yàn)電路后，合上開關(guān)前應(yīng)使滑動(dòng)變阻器滑片置于阻值最大處；滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電路中，電壓表測量滑動(dòng)變阻器電壓，剛開始滑動(dòng)觸頭P由A端向B端逐漸滑動(dòng)時(shí)，電壓表的示數(shù)幾乎不變，說明隨著電阻的變小，滑動(dòng)變阻器的電阻占整個(gè)電路電阻的比例變化不大，直到當(dāng)滑動(dòng)觸頭P滑至臨近B端時(shí)，電壓表的示數(shù)急劇變化，說明滑線變阻器的總電阻太大，
所以原因是：滑動(dòng)變阻器阻值太大，有效使用的部分短；
（4）根據(jù)坐標(biāo)系內(nèi)描出的點(diǎn)作出電源的U-I圖象如圖所示：
由圖象可知，圖象與縱軸的交點(diǎn)坐標(biāo)值是1.5，則電源電動(dòng)勢E=1.5V，電源內(nèi)阻r=$\frac{△U}{△I}$=$\frac{1.5-1}{1}$=0.5Ω．
故答案為：（1）0～3V；0～0.6A；（2）電路圖如圖所示；（3）滑片置于阻值最大處；滑動(dòng)變阻器阻值太大，有效使用的部分短；（4）圖象如圖所示；1.5；0.5．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了選擇實(shí)驗(yàn)器材、設(shè)計(jì)并連接實(shí)物電路圖、電路故障分析；要掌握描點(diǎn)法作圖的方法，電源的U-I圖象與縱軸的交點(diǎn)坐標(biāo)值是電源的電動(dòng)勢，圖象斜率是電源內(nèi)阻．