Question

12．圖甲是測(cè)量一節(jié)新干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)電路，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)變化不明顯，原因是電源內(nèi)阻很小，內(nèi)電路的電壓降很小從而影響測(cè)量的準(zhǔn)確性．為了較準(zhǔn)確地測(cè)量一節(jié)新干電池的內(nèi)阻，可用以下器材連成圖乙所示的電路完成實(shí)驗(yàn)，器材：量程3V的理想電壓表V，量程0.6A的電流表A（具有一定內(nèi)阻），定值電阻R₀（R₀=1.50Ω），滑動(dòng)變阻器R₁（0～10Ω），滑動(dòng)變阻器R₂（0～200Ω），開關(guān)S．
（1）在圖乙的實(shí)驗(yàn)電路中，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(cè)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
（2）為方便實(shí)驗(yàn)調(diào)節(jié)且能較準(zhǔn)確地進(jìn)行測(cè)量，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用R₁  （選填“R₁”或“R₂”）．
（3）實(shí)驗(yàn)中，改變滑動(dòng)變阻器的阻值，測(cè)出當(dāng)電流表讀數(shù)為I₁時(shí)，電壓表讀數(shù)為U₁；當(dāng)電流表讀數(shù)為I₂時(shí)，電壓表讀數(shù)為U₂，則新干電池內(nèi)阻的表達(dá)式r=$\frac{{U}_{2}-{U}_{1}}{{I}_{1}-{I}_{2}}-{R}_{0}$．（用I₁、I₂、U₁、U₂和R₀表示）

Answer 1

分析 作出電源的U-I圖象，根據(jù)閉合電路歐姆定律分析可知，圖象的斜率等于電源的內(nèi)阻，再分析電壓表讀數(shù)變化不明顯的原因；
①加接電阻R₀，起保護(hù)作用，限制電流，防止電池被短路或電流表被燒壞；
②由于電流表與電壓表的讀數(shù)在刻度盤中超過一半，讀數(shù)的相對(duì)誤差較小，則要求電路中電流較大，在確保安全的前提下，可選擇阻值較小的變阻器；
③根據(jù)閉合電路歐姆定律列方程組后聯(lián)立求解，可求出新電池的內(nèi)阻的表達(dá)式．

解答 解：作出電源的U-I圖象，根據(jù)閉合電路歐姆定律分析可知，圖象的斜率等于電源的內(nèi)阻，如圖，圖線1的斜率小于圖線2的斜率，則對(duì)應(yīng)的電源的內(nèi)阻圖線1的較小，由圖可以看出，圖線1電壓隨電流變化較慢．本實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)電壓表讀數(shù)變化不明顯，原因是：電源內(nèi)阻很小，內(nèi)電路的電壓降很�。�

①加接電阻R₀，起保護(hù)作用，限制電流，防止變阻器電阻過小時(shí)，電池被短路或電流表被燒壞；
②滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用R₁．因?yàn)镽₁的總電阻較小，使電路中電流較大，電流表指針能在刻度盤中央附近，測(cè)量誤差較��；
③根據(jù)閉合電路歐姆定律，有：
E=U₁+I₁（r+R₀）
E=U₂+I₂（r+R₀）
聯(lián)立解得：$r=\frac{{U}_{2}-{U}_{1}}{{I}_{1}-{I}_{2}}-{R}_{0}$
故答案為：$\frac{{U}_{2}-{U}_{1}}{{I}_{1}-{I}_{2}}-{R}_{0}$．
故答案為：電壓表讀數(shù)變化很小，新電池的內(nèi)阻很小，內(nèi)電路的電壓降很�。�
①防止變阻器電阻過小時(shí)，電池被短路或電流表被燒壞；
②R₁；
③$\frac{{U}_{2}-{U}_{1}}{{I}_{1}-{I}_{2}}-{R}_{0}$

點(diǎn)評(píng) 本題根據(jù)閉合電路歐姆定律，用伏安法可測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，本題中要注意定值電阻R₀起保護(hù)作用，數(shù)據(jù)處理中要學(xué)會(huì)利用公式法處理數(shù)據(jù)的方法．