Question

13．某同学设计了一个“测定电源电动势和内阻”的实验，可供选择的器材如下：
A．待测干电池一节
B．电流表A（量程为0～60mA，内阻为R_A=18Ω）
C．电压表V（量程0～3V，内阻R_v约3kΩ）
D．滑动变阻器R₁（0～5Ω）
E．滑动变阻器R₂（0～30Ω）
F．定值电阻R₃（阻值为2Ω）
G．定值电阻R₄（阻值为l0Ω）

（1）为完成实验，滑动变阻器应该选R₂，定值电阻应该选R₃（填写器材后面的代号）；
（2）请完善图a中的电路图；
（3）根据图b中已描的点画出U-I图象，由图象得该电源的电动势E=1.47V，内阻r=1.07Ω（结果保留三位有效数字）．

Answer 1

分析 （1）明确实验原理，根据实验方法即可明确应选择的滑动变阻器，再根据改装原理确定定值电阻的选择；
（2）根据实验原理即可确定对应的电路图；
（3）根据闭合电路欧姆定律以及串并联电路的规律列式，联立即可求得电动势和内电阻．

解答 解：（1）由于电源的内阻较小约为几欧，故为了能起到控制调节作用，滑动变阻器应采用总阻值为30Ω的R₂；由于给出的电流表量程约为60mA，量程偏小，为了能准确测量，可以采用串联定值电阻的方法来减小电流，需要的电阻R=$\frac{1.5}{60×1{0}^{-3}}$=25Ω，两定值电阻均达不到要求，所以应考虑改装电流表，为了让量程较大，应将较小的电阻与电流表并联，量程改装为：
I=I_g+$\frac{{I}_{g}{R}_{g}}{{R}_{3}}$=60+$\frac{60×18}{2}$=600mA，符合实验要求；
（2）根据（1）中分析可知，电路图如图所示；
（3）根据闭合电路欧姆定律可知：
U=E-10Ir
由图可知，图象与纵轴的交点为电源的电动势，故E=1.48V；
r=$\frac{1.48-0.9}{0.54}$=1.07Ω；
故答案为：（1）R₂；R₃；（2）如图所示；（3）1.47；1.07．

点评 本题考查测量电动势和内电阻的实验，要注意明确实验原理，知道电表改装的方法，掌握选择电路的能力，同时注意能根据图象分析实验数据的方法．