Question

2．如圖（a）是“測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)電路，如果采用一節(jié)新干電池進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)滑動(dòng)變阻器在阻值較大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)時(shí)，電壓表讀數(shù)變化很小，原因是：新電池的內(nèi)阻很小∴，從而影響測(cè)量值的精確性．
為了較精確地測(cè)量一節(jié)新干電池的內(nèi)阻，可用以下給定的器材和一些導(dǎo)線來完成實(shí)驗(yàn)，器材：量程3V的理想電壓表V，量程0.6A的電流表A（具有一定內(nèi)阻），定值電阻R₀（R₀=1.5Ω），滑動(dòng)變阻器R₁（0～10Ω），滑動(dòng)變阻器R₂（0～200Ω），開關(guān)S．

（1）實(shí)驗(yàn)電路原理圖如圖（b），加接電阻R₀有兩方面的作用，一是方便實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)測(cè)量，二是防止變阻器電阻過小時(shí)，電池被短路或電流表被燒壞．
（2）為方便實(shí)驗(yàn)調(diào)節(jié)且能較準(zhǔn)確地進(jìn)行測(cè)量，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用R₁（填R₁或 R₂）．
（3）用筆畫線代替導(dǎo)線在圖（c）中完成實(shí)物連接圖．
（4）實(shí)驗(yàn)中改變滑動(dòng)變阻器的阻值，測(cè)出幾組電流表和電壓表的讀數(shù)在給出的U-I坐標(biāo)系中畫出U-I圖線如圖（d）所示，則新干電池的內(nèi)阻r=0.29Ω．（保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 本題的關(guān)鍵是明確新電池的內(nèi)阻很小，電池的內(nèi)壓降很小，電壓表的讀數(shù)變化很小，所以實(shí)驗(yàn)應(yīng)選內(nèi)阻較大的舊電池；題（1）的關(guān)鍵是明確定值電阻除方便操作和測(cè)量外，還可以保護(hù)電池和電流表；題（2）的關(guān)鍵是根據(jù)閉合電路歐姆定律求出電路中需要的最大電阻即可；題（3）的關(guān)鍵是連線時(shí)注意電表的量程和正負(fù)極；題（4）的關(guān)鍵是根據(jù)閉合電路歐姆定律寫出關(guān)于U與I的函數(shù)表達(dá)式，然后根據(jù)斜率和截距的概念即可求解．

解答 解：根據(jù)U=E-Ir可知，由于新電池時(shí)內(nèi)阻很小，電池內(nèi)壓降很小，電壓表的讀數(shù)變化很小，所以如果采用一節(jié)新干電池進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)滑動(dòng)變阻器在阻值較大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)時(shí)，電壓表讀數(shù)變化很小，原因是新電池的內(nèi)阻很小，內(nèi)電路的電壓降很��；
（1）：加接電阻R₀有兩方面的作用，一是方便實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)測(cè)量，二是防止變阻器電阻過小時(shí)，電池被短路或電流表被燒壞（或限制電流，防止電源短路）；
（2）：電流表的量程${I}_{A}^{\;}$=0.6A，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，電路中需要的最大電阻應(yīng)為：${R}_{max}^{\;}$=$\frac{E}{{\frac{1}{3}I}_{A}^{\;}}=\frac{1.5}{\frac{1}{3}×0.6}Ω=7.5Ω$，
所以變阻器應(yīng)選${R}_{1}^{\;}$；
（3）如圖所示：

（4）：根據(jù)閉合電路歐姆定律應(yīng)用：E=U+I（r+${R}_{0}^{\;}$），
整理可得：U=-（r+${R}_{0}^{\;}$）I+E，
根據(jù)函數(shù)斜率的概念應(yīng)有：r+${R}_{0}^{\;}$=$\frac{1.50-1.00}{0.28}$，解得r=0.29；
故答案為：讀數(shù)變化很小，新電池的內(nèi)阻很小，內(nèi)電路的電壓降很小
（1）防止變阻器電阻過小時(shí)，電池被短路或電流表被燒壞
（2）${R}_{1}^{\;}$
（3）如圖
（4）0.29

點(diǎn)評(píng) 應(yīng)明確：①測(cè)定電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)應(yīng)選擇內(nèi)阻較大的舊電池；②通過電流表的最小電流應(yīng)為電流表量程的$\frac{1}{3}$；③遇到根據(jù)圖象求解的問題，應(yīng)根據(jù)物理規(guī)律整理出關(guān)于縱軸與橫軸物理量的函數(shù)表達(dá)式，再根據(jù)斜率和截距的概念即可求解．