题目内容
【题目】某同学在课外研究性学习中发现,一些不能用做电源使用的旧干电池仍然存在较大的电压.他从网上查询得知,是因为旧干电池的内部本身存在较大的电阻(简称内阻),其状况相当于1节干电池与1个电阻RX串联,电池符号可用如图所示的方式进行表示.
现有以下实验器材,要想测出一节旧干电池的内阻,请你根据实验需要选择合适的实验器材,完成实验任务.
实验器材:旧干电池1节(电压大约在1.0V~1.2V之间,内阻大约在2Ω~3Ω之间);电流表1只(量程0~0.6A,0~3A);电阻4个,分别为R1=2Ω、R2=3Ω、R3=100Ω、R4=150Ω;开关2个,导线若干.
(1)电流表的量程应选 ,选用的2个电阻为 、 .
(2)请在答题卡虚线方框中画出实验电路图(电池组的符号用表示).
(3)根据画出的电路图,写出实验步骤,用字母表示出实验过程中测量的物理量.
①
②
③用测量的物理量和已知量符号表示出1节旧干电池的内阻RX的计算表达式:RX= .
【答案】(1)0~0.6A;R1;R2;(2)电路图如图;(3)①闭合S1,断开S2,记下电流表的示数I1;②闭合S2,断开S1,记下电流表的示数I2;
③RX=.
【解析】
试题分析:(1)由于电池的电压很小,内阻很小,若所选电阻太大,会造成电路中电流太小,误差大.
根据干电池的电压和所选的电阻来选择电流表的量程.
(2)(3)分别将两个电阻与电池串联,读出电流值,根据总电压不变,列出两个相等的关系式,便可求出电池内阻的表达式.
解:(1)旧干电池电压大约在1.0V~1.2V之间,内阻大约在2Ω~3Ω之间,由于R3和R4电阻太大,根据I=,这样电路的电流很小,电流表读数会造成较大的误差.所以应选择R1和R2.
若电池与一个电阻串联,则电路中的最大电流为I===0.3A,所以电流表选择0~0.6A便可以.
(2)将两个电阻通过开关的开合能够分别与电池串联,且使电流表在干路上可测出每次组成电路的电流.如图所示.
(3)闭合S1,断开S2,读出电流表的示数I1,则电源电压可表示为U=I1(R1+RX)
再闭合S2,断开S1,读出电流表的示数I2,则电源电压可表示为U=I2(R2+RX)
根据电源电压不变,I1(R1+RX)=I2(R2+RX)
解得:RX=
故答案为:(1)0~0.6A;R1;R2;(2)电路图如上图;(3)①闭合S1,断开S2,记下电流表的示数I1;②闭合S2,断开S1,记下电流表的示数I2;
③RX=.