Question

現(xiàn)想要測(cè)量某電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r（E約為4.5V，r約為1.5Ω），而手頭只有以下器材：
A．電源（電動(dòng)勢(shì)E約為4.5V，內(nèi)電阻r約為1.5Ω）
B．量程0-3V內(nèi)阻很大的電壓表（可看成理想電壓表）
C．量程0-0.5A內(nèi)阻約為1Ω電流表（不能看成理想電流表）
D．滑動(dòng)變阻器R（阻值調(diào)節(jié)范圍0-20Ω）
E．定值電阻Ro（阻值為4Ω）
F．電鍵S、導(dǎo)線若干
（1）某同學(xué)根據(jù)上面給出的實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，電路接法正確，線路、器材完好，卻沒(méi)有辦法測(cè)出該電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻，請(qǐng)你通過(guò)估算幫他分析不能成功的原因．
（2）另一同學(xué)在上面實(shí)驗(yàn)電路圖的基礎(chǔ)上稍加改進(jìn)，便可以方便地測(cè)量出電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的值，請(qǐng)你在答卷的虛線框中畫出能測(cè)出電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)電路圖．
（3）如果利用正確的實(shí)驗(yàn)電路圖，通過(guò)改變滑動(dòng)變阻器的阻值，得到兩組電壓和電流的讀數(shù)分別為U₁、I₁和U₂、I₂，試根據(jù)這兩組電壓和電流的讀數(shù)表示出被測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式E=

 

，內(nèi)電阻的表達(dá)式r=

 

（分別用題中所給的字母表示）．

Answer 1

分析：本題考查了閉合電路歐姆定律，以及電表正常工作的條件．

解答：解：（1）、實(shí)驗(yàn)中兩只電表都不能超出量程，要使電流表A不超出量程、必須 R總≥

E

1

=

4.5

0.5

(Ω)=9(Ω)即R值必須大于6.5Ω左右．
而要使電壓表不超出量程，需滿足U=

E

R+RA+r

(R+RA)≤3(V)，即R值必須小于2Ω左右．
計(jì)算表明：滑動(dòng)變阻器無(wú)論怎樣調(diào)節(jié)，總有一個(gè)電表會(huì)超出量程，故沒(méi)有辦法測(cè)出該電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻．
故答案為滑動(dòng)變阻器無(wú)論怎樣調(diào)節(jié)，總有一個(gè)電表會(huì)超出量程，故沒(méi)有辦法測(cè)出該電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻．
（2）、實(shí)驗(yàn)電路如圖所示
（3）、

E=U1+I1R0+I1r E=U2+I 2R0+I2r

?

r= U2-U1 I1-I2 -R 0 E= I1U2-U1I2 I1-I2

故正確答案為E=

I   1 U   2- I   2 U   1

I   1 -I   2

，r=

U   2 -U   1

I   1 -I   2

-

R

0

點(diǎn)評(píng)：要學(xué)會(huì)根據(jù)估算法選擇器材及電路的方法．選擇器材的原則一般是“安全性”原則、“精確性”原則，這樣一般要求電表實(shí)際指針在

1

3

～

2

3

量程或

1

4

～

3

4

量程之間，然后再根據(jù)歐姆定律或閉合電路歐姆定律估算得出結(jié)果．