Question

14．在一次課外實踐活動中，某課題研究小組收集到數(shù)碼相機、手機等電子產(chǎn)品中的一些舊電池以及從廢舊收音機上拆下的電阻、電容、電感線圈等電子元件，現(xiàn)從這些材料中選取兩個待測元件，一是電阻R_x（約為20Ω），二是手機中常用的鋰電池（電動勢E標稱值為3.7V，內(nèi)電阻小于5Ω），在操作臺上還準備了如下實驗器材：
A．電壓表（量程4V，電阻R_V約為40kΩ）
B．電流表（量程100mA，內(nèi)阻為10Ω）
C．電流表（量程0.6A，內(nèi)阻為1Ω）
D．滑動變阻器R₁（0～40Ω）
E．電阻箱R₂（0～999.9Ω）
F．開關(guān)、導線若干
（1）為了測定電阻R_x的阻值和鋰電池的電動勢及內(nèi)阻，該小組設計了如圖甲所示的電路原理圖，實驗操作過程如下：（實驗用電源為該鋰電池）

①閉合開關(guān)S、S₁，斷開開關(guān)S₂，電壓表示數(shù)U=3.0V，電流表示數(shù)I=0.20A，則電阻R_x的電阻值為15Ω；
②將滑動變阻器的滑片調(diào)到適當位置，閉合開關(guān)S、S₂，斷開開關(guān)S₁，調(diào)節(jié)滑動變阻器，得到一系列電壓表和電流表的數(shù)據(jù)如下表，請根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在圖乙坐標紙中作出鋰電池的路端電壓U隨電流I變化的U-I圖象，由圖象可知，鋰電池的電動勢E=3.6V，內(nèi)阻r=3.0Ω；

電壓表的讀數(shù)U/V	3.3	3.0	2.7	2.4	2.1
電流表的讀數(shù)I/A	0.10	0.21	0.30	0.39	0.50

（2）如果在實際操作過程中，發(fā)現(xiàn)滑動變阻器R₁、電壓表已損壞，請用余下的器材在圖丙虛線框中設計電路測量鋰電池的電動勢E和內(nèi)阻r．

Answer 1

分析 ①明確電路結(jié)構(gòu)，根據(jù)歐姆定律可求得電阻的阻值；
②根據(jù)描點法可得出對應的圖象，根據(jù)閉合電路歐姆定律進行分析，即可求得電動勢和內(nèi)電阻；
③分析其他電學元件即可明確應采用的實驗電路，注意電阻箱與電壓表的結(jié)合使用．

解答 解：①閉合開關(guān)S、S₁，斷開開關(guān)S₂，電壓表測量R_x兩端的電壓，電流表測量電流，則由歐姆定律可知：
R_x=$\frac{U}{I}$=$\frac{3.0}{0.20}$=15Ω；
②根據(jù)描點法可得出對應的圖象如圖所示，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知：
U=E-Ir
則可知，圖象與縱軸的交點表示電動勢，故有：E=3.6V，r=$\frac{3.6-1.8}{0.6}$=3.0Ω；
③可以采用電阻箱與電壓表；電阻箱與電壓表配合可以測出路端電壓和外電阻，由閉合電路歐姆定律可以進行實驗；電路如圖．
故答案為：①15；②如圖所示，3.6，3.0；③如圖所示．

點評 本題考查了作實驗電路圖、求電源電動勢與內(nèi)阻，根據(jù)實驗器材確定實驗方案是作出電路圖的關(guān)鍵；根據(jù)閉合電路歐姆定律求出圖象函數(shù)表達式，根據(jù)函數(shù)表達式與圖象可以求出電源電動勢與內(nèi)阻