Question

5．用實(shí)驗(yàn)測(cè)一電池的內(nèi)阻r和一待測(cè)電阻的阻值R_x．已知電池的電動(dòng)勢(shì)約6V，電池內(nèi)阻和待測(cè)電阻阻值都為數(shù)十歐．可選用的實(shí)驗(yàn)器材有：
電流表A₁（量程0～30mA）；
電流表A₂（量程0～100mA）；
電壓表V（量程0～6V）；
滑動(dòng)變阻器R₁（阻值0～5Ω）；
滑動(dòng)變阻器R₂（阻值0～300Ω）；
開關(guān)S一個(gè)，導(dǎo)線若干條．

某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)過程如下：
Ⅰ．設(shè)計(jì)如圖1所示的電路圖，正確連接電路．
Ⅱ．將R的阻值調(diào)到最大，閉合開關(guān)，逐次調(diào)小R的阻值，測(cè)出多組U和I的值，并記錄．以U為縱軸，I為橫軸，得到如圖2所示的圖線．
Ⅲ．?dāng)嚅_開關(guān)，將R_x改接在B、C之間，A與B直接相連，其他部分保持不變．重復(fù)Ⅱ的步驟，得到另一條UI圖線，圖線與橫軸I的交點(diǎn)坐標(biāo)為（I₀，0），與縱軸U的交點(diǎn)坐標(biāo)為（0，U₀）．
回答下列問題：
①電流表應(yīng)選用A₂，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用R₂．
②由圖2的圖線，得電源內(nèi)阻r=25Ω．
③用I₀、U₀和r表示待測(cè)電阻的關(guān)系式R_x=$\frac{{U}_{0}}{{I}_{0}}$-r，代入數(shù)值可得R_x．
④若電表為理想電表，R_x接在B、C之間與接在A、B之間，滑動(dòng)變阻器滑片都從最大阻值位置調(diào)到某同一位置，兩種情況相比，電流表示數(shù)變化范圍相同，電壓表示數(shù)變化范圍不同．（選填“相同”或“不同”）

Answer 1

分析 ①根據(jù)題目中給出的電源及待測(cè)電阻的大約阻值，略算對(duì)應(yīng)的電流，則可明確電流表及滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇的儀器；
②由圖象的性質(zhì)及閉合電路歐姆定律可得出電源內(nèi)阻；
③根據(jù)電路結(jié)構(gòu)，利用閉合電路歐姆定律可得出對(duì)應(yīng)的表達(dá)式；
④根據(jù)閉合電路歐姆定律及電表的使用方法可明確兩表的示數(shù)變化范圍是否相同．

解答 解：①由題意可知，電動(dòng)勢(shì)為6V，而電阻約為數(shù)十歐姆，為了保證實(shí)驗(yàn)的安全，電流表應(yīng)選擇A₂；由電路圖可知，滑動(dòng)變阻器起調(diào)節(jié)電流的作用，5Ω的電阻小于待測(cè)電阻較多，故只能選擇R₂；
②圖象的斜率表示電源的內(nèi)阻，則可知，內(nèi)阻為：r=$\frac{5.5-4.0}{0.06}$=25Ω；
③接R_x改接在B、C之間，由題意可知，等效內(nèi)阻為：R₀+r=$\frac{{U}_{0}}{{I}_{0}}$；
解得：R_X=$\frac{{U}_{0}}{{I}_{0}}$-r；
④由于在調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器時(shí)，閉合電路中電阻不變，故電流表的變化范圍相同；而由于電壓表測(cè)量的是路端電壓，由于等效內(nèi)電阻不同，故電壓表的變化范圍不同；
故答案為：①A₂；R₂；②25；③$\frac{{U}_{0}}{{I}_{0}}$-r；④相同；不同．

點(diǎn)評(píng) 本題考查測(cè)量電源內(nèi)阻及電阻的實(shí)驗(yàn)，關(guān)鍵在于明確電路結(jié)構(gòu)，認(rèn)清實(shí)驗(yàn)方法及步驟；再由歐姆定律或閉合電路歐姆定律進(jìn)行分析求解．