Question

隨著新能源的開發(fā)和研制，越來越多的新能源產(chǎn)品被利用，太陽能電池是其中的一種．某同學(xué)要測定某太陽能電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻，有如下器材
A．待測太陽能電池：電動(dòng)勢(shì)約為3.0V，內(nèi)阻約為2.0Ω
B．電流表A₁：量程10mA，內(nèi)阻r₁=100Ω
C．電流表A₂：量程500mA，內(nèi)阻r約為1.0Ω
D．定值電阻R₁=20Ω
E．定值電阻R₂=200Ω
F．滑動(dòng)變阻器R₀：阻值變化范圍0～50Ω（額定電流0.5A）
G．電鍵S一個(gè)，導(dǎo)線若干．
①為了準(zhǔn)確地測量出電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，根據(jù)以上器材，選出合適的儀器，幫該同學(xué)設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)原理圖，并在方框中畫出實(shí)驗(yàn)原理圖，同時(shí)在圖中標(biāo)出所選儀器的符號(hào)；
②根據(jù)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)原理圖，選擇好正確的儀器，并進(jìn)行了正確操作，其中有兩次電流表A₁和電流表A₂測得的電流分別為I₁和I₂、I′₁和I′₂，則由此兩組數(shù)據(jù)得出所測電源的電動(dòng)勢(shì)E=

(I2I′1-I′2I1)(R2+r1)

I1+I2-I′1-I′2

，內(nèi)阻r=

(I′1-I1)(R2+r1)

I1+I2-I′1-I′2

．（用題目已經(jīng)給的符號(hào)表示）

Answer 1

分析：①所給實(shí)驗(yàn)器材中，有兩個(gè)電流表，沒有電壓表，也沒有電阻箱，只能用伏安法測電池電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻，可以用電流表與定值電阻組裝一個(gè)電壓表，根據(jù)伏安法測電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻的原理作出電路圖；
②根據(jù)實(shí)驗(yàn)所測量的量與閉合電路的歐姆定律求出電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻．

解答：解：①上述器材中雖然沒有電壓表，但給出了兩個(gè)電流表，將額定電流比較小、內(nèi)阻已知的電流表A₁與定值電阻R₂串聯(lián)改裝成電壓表，用電流表A₂測電路電流，電壓表測路端電壓，滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電路中，測電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示．

②兩次實(shí)驗(yàn)中電流表A₁和電流表A₂測得的電流分別為I₁和I₂、I′₁和I′₂，
由電路歐姆定律和串聯(lián)的知識(shí)得：
E=I₁（R₂+r₁）+r（I₂+I₁），
E=I′₁（R₂+r₁）+r（I′₂+I′₁），
解得：E=

(I2I′1-I′2I1)(R2+r1)

I1+I2-I′1-I′2

，r=

(I′1-I1)(R2+r1)

I1+I2-I′1-I′2

；
故答案為：①電路圖如圖所示； ②

(I2I′1-I′2I1)(R2+r1)

I1+I2-I′1-I′2

；

(I′1-I1)(R2+r1)

I1+I2-I′1-I′2

．

點(diǎn)評(píng)：本題為測量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)的變形，注意由于沒有電壓表，本實(shí)驗(yàn)中采用改裝的方式將表頭改裝為電壓表，再根據(jù)原實(shí)驗(yàn)的研究方法進(jìn)行分析研究，注意數(shù)據(jù)處理的方法．