Question

6．在測(cè)定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)中，備有下列器材：
①干電池E（電動(dòng)勢(shì)約為1.5V、內(nèi)電阻大約為1.0Ω）     ②電壓表V（0∽6V）
③電流表A（0∽0.6A、內(nèi)阻1Ω）     　�、茈娏鞅鞧（滿偏電流3mA、內(nèi)阻R_g=100Ω）
⑤滑動(dòng)變阻器R₁（0-15Ω、10A）        ⑥滑動(dòng)變阻器R₂（0∽100Ω、1A）
⑦定值電阻R₃=900Ω                  　⑧開關(guān)、導(dǎo)線若干

（1）為了方便且能較準(zhǔn)確地進(jìn)行測(cè)量，其中應(yīng)選用的電表是A和G；滑動(dòng)變阻器是R₁（填寫字母代號(hào)）
（2）請(qǐng)?jiān)趫D1的線框內(nèi)畫出你所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖，并在圖中標(biāo)上所選用器材的符號(hào)．
（3）圖2為某一同學(xué)根據(jù)他設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，繪出的I₁-I₂圖線（I₁為電流表G的示數(shù)，I₂為電流表A的示數(shù)），由圖線可求得被測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)E=1.47V，內(nèi)電阻r=0.80Ω．（結(jié)果保留三位有效值）．此法必有E_測(cè)＜E_真，r_測(cè)＜r_真．（填＜、＞、=）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)給出的儀表明確電流表的選擇；滑動(dòng)變阻器應(yīng)起來(lái)限流保護(hù)作用，并且在使用時(shí)要選用易于調(diào)節(jié)的；
（2）由于電流表的內(nèi)阻接近電源的內(nèi)電阻，故若采用電流表外接法，則測(cè)得的內(nèi)阻誤差太大；
（3）由作出的U-I圖可知，圖象與縱坐標(biāo)的交點(diǎn)為電源的電動(dòng)勢(shì)；圖象的斜率表示內(nèi)阻．

解答 解：（1）由于電壓表量程過大，不能使用；故使用電流表G與R串聯(lián)的方式充當(dāng)電壓表，用電流表A測(cè)量電流；
滑動(dòng)變阻器起調(diào)節(jié)電路作用，若總電阻太大，則調(diào)節(jié)時(shí)電阻變化過大，使電路中電流太小，故應(yīng)選取小一點(diǎn)的電阻，一般約為內(nèi)阻的幾十倍即可；故選R₁；
（2）電路直接采用串聯(lián)即可，定值電阻與電流表G串聯(lián)作為電壓表并聯(lián)在電源兩端，采用的是電流表內(nèi)接法；電路圖如右圖所示；
（3）I₂為零時(shí)，表示斷路，I₁=1.47mA E=I₁（R_G+R₃）=1.47V 從橫坐標(biāo)0.1A到0.4A，相差0.3A 縱坐標(biāo)變化量為0.24V （0.24mA對(duì)應(yīng)于0.24V） r=$\frac{0.24}{0.3}$=0.8Ω；故電源的電動(dòng)勢(shì)E=1.47；內(nèi)阻r=0.80Ω；采用“等效電源法”分析可知，可把電源與電壓表看做一等效電源，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，測(cè)量的電動(dòng)勢(shì)是等效電源外電路斷開時(shí)的路端電壓，由于等效電源外電路斷開時(shí)電源與電壓表組成一閉合電路，所以等效電源的外電斷開時(shí)的路端電壓一定小于電源的電動(dòng)勢(shì)，即E_測(cè)＜E_真
同理，電源內(nèi)阻測(cè)量的是等效電源的內(nèi)阻即電源與電壓表的并聯(lián)電阻，由于并聯(lián)電阻小于任一支路的電阻，所以內(nèi)阻測(cè)量值偏小，即r_測(cè)＜r_真
故答案為：（1）A、G、R₁；（2）如右圖；（3）1.47；0.80；＜；＜

點(diǎn)評(píng) 測(cè)電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)高考可較多出現(xiàn)，但考查內(nèi)容相對(duì)集中，主要是考查誤差分析、電路的選擇及數(shù)據(jù)的處理，應(yīng)注意掌握基礎(chǔ)知識(shí)．