Question

19．利用如圖所示的電路可以較為準確地測量電源的電動勢．圖中a為標準電源，其電動勢為E_s，b為待測電源；E為工作電源，R為滑動變阻器，G為零刻度在中央的靈敏電流計．AB為一根粗細均勻的電阻絲，滑動片C可在電阻絲上移動，AC之間的長度可用刻度尺量出．
實驗步驟如下：
（1）按實驗原理圖連接好電路；
（2）調(diào)整滑動變阻器R的滑片至合適位置后，閉合開關(guān)S₁；
（3）將S₂接1，調(diào)節(jié)滑動片C使電流計示數(shù)為零，記下AC間的長度L₁；
（4）將S₂接2，重新調(diào)整C位置，使電流計示數(shù)為零，并記下AC間的長度L₂；
（5）斷開S₁、S₂，計算待測電源的電動勢的表達式為，E_x=$\frac{{L}_{2}}{{L}_{1}}{E}_{s}$．

Answer 1

分析 由題意及電路圖可得出實驗的原理，則根據(jù)電路結(jié)構(gòu)可知該電路是一個并聯(lián)分壓電路，當E_s電壓等于AC電壓時，使電流表指針指零，根據(jù)兩次AC電壓的關(guān)系找出E_x和E_s的關(guān)系．

解答 解：（3）由（1）、（2）可知AB導(dǎo)線中的電流保持不變，要使電流計指向零刻度，則加在AC兩端的下方電壓等于金屬導(dǎo)線上的分壓，即電源電動勢等于金屬導(dǎo)線上的分壓，
根據(jù)分壓關(guān)系可知，分壓之比等于導(dǎo)線長度之比，故記錄導(dǎo)線長度即可求得電壓之比，故第3步中記下AC間的長度L₁；
（4）第4步時，測量待測電源的電動勢，方向不變，即使電流計指針指向零，再記下AC間的長度L₂；
（5）要使G中電流為零，則應(yīng)使AC段的電壓恰好等于接入電源的電動勢，設(shè)AB上單位長度的電阻為r，則有：
I₀L₁r=E_s
I₀L₂r=E_x
聯(lián)立解得：E_x=$\frac{{L}_{2}}{{L}_{1}}{E}_{s}$．
故答案為：（3）AC間的長度L₁；（4）電流計示數(shù)為零，AC間的長度L₂；（5）$\frac{{L}_{2}}{{L}_{1}}{E}_{s}$

點評 近幾年的物理實驗的考查已不再局限于基本問題的考查，而是更多的進行一些設(shè)計性實驗的考查，在解決問題時應(yīng)注意理解實驗中的原理，再結(jié)合學過的實驗內(nèi)容進行分析解答，本題關(guān)鍵明確實驗原理，知道并聯(lián)分壓電路，用ES去抵消AC上分得的電壓，使得電流表指針指為零．