(2013?瓊海模擬)為了測定某電池的電動勢(約10V~11V)和內(nèi)阻(小于2Ω),需要把一個量程為5V的直流電壓表接一固定電阻(用電阻箱代替),改裝為量程為15V的電壓表,然后用伏安法測電源的電動勢和內(nèi)電阻,以下是該實驗的操作過程:
(1)把電壓表量程擴大,實驗電路如圖甲所示,請完成第五步的填空.
第一步:把滑動變阻器滑動片移至最右端
第二步:把電阻箱阻值調(diào)到零
第三步:閉合開關(guān)S
第四步:把滑動變阻器滑動片調(diào)到適當位置,使電壓表讀數(shù)為4.5V
第五步:把電阻箱阻值調(diào)到適當值,使電壓表讀數(shù)為
1.5
1.5
V
第六步:不再改變電阻箱阻值,保持電壓表和電阻箱串聯(lián),撤去其他線路,即得量程為15V的電壓表.
(2)上述實驗可供選擇的滑動變阻器有兩種:滑動變阻器R1(阻值為0~20Ω,額定電流2A),滑動變阻器R2(阻值為0~20Ω,額定電流0.2A).應(yīng)選
R1
R1

(3)用該擴大量程的電壓表(電壓表的表盤沒變),測電源電動勢E和內(nèi)電阻r,實驗電路如圖乙所示,得到多組電壓表讀數(shù)U和電流表讀數(shù)I,并作出U-I圖線如圖丙所示,可知電源的電動勢為
10.5
10.5
V,內(nèi)電阻為
1.71
1.71
Ω.(保留三位有效數(shù)字)
分析:(1)把5V的直流電壓表接一固定電阻(用電阻箱代替),改裝為量程為15V的電壓表時,將直流電壓表與電阻箱串聯(lián),整個作為電壓表,據(jù)題分析,電阻箱阻值調(diào)到零,電壓表讀數(shù)為4.5V,則知把電阻箱阻值調(diào)到適當值,使電壓表讀數(shù)為1.5V.
(2)根據(jù)電路最大電流選擇滑動變阻器.
(3)由于電壓表的表盤沒變,改裝后的電壓表的讀數(shù)應(yīng)為電壓表讀數(shù)的3倍.U-I圖線縱軸截距的3倍表示電動勢,斜率的3倍大小等于電池的內(nèi)阻.
解答:解:(1)把5V的直流電壓表接一電阻箱,改裝為量程為15V的電壓表時,將直流電壓表與電阻箱串聯(lián),整個作為一只電壓表,據(jù)題分析,電阻箱阻值調(diào)到零,電壓表讀數(shù)為4.5V,則知把電阻箱阻值調(diào)到適當值,使電壓表讀數(shù)為1.5V.
(2)由圖丙所示圖象可知,最大電流為1.75A,大于0.2A,則為保護電路安全,滑動變阻器應(yīng)選R1
(3)由丙讀出,外電路斷路時,電壓表的電壓為U=3.5V,則電源的電動勢為E=3×3.5=10.5V,
內(nèi)阻為r=
E-U
I
=
10.5-2.5×3
1.75
≈1.71Ω.
故答案為:(1)1.5;(2)R1;(3)10.5;1.71.
點評:本題涉及電表的改裝,其原理是串聯(lián)電路的特點.伏安法測量電源的電動勢和內(nèi)阻的原理是閉合電路歐姆定律,要注意路端電壓應(yīng)為改裝后電壓表的讀數(shù).
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