Question

19．在做“用电流表和电压表测电池的电动势E（约3V）和内电阻r”的实验时，部分器材参数如下：电压表（量程3V），电流表（量程0.6A），定值电阻R₀（阻值为3Ω），滑动变阻器R（阻值约30Ω）．

（1）小红按如图甲所示的电路图连接实物电路，在电路连接正确的情况下，当她闭合开关时发现电压表有示数，电流表没有示数，反复检查后发现电路连接完好，估计是某一元件断路，因此她拿来多用电表检查故障．她的操作如下：
a．断开电源开关S；
b．将多用表选择开关置于×1Ω档，调零后，红黑表笔分别接R两端，读数为30Ω
c．将多用表选择开关置于×100Ω档，调零后，将红黑表笔分别接电压表两端，发现指针读数如图乙所示，则所测阻值为2200Ω，然后又将两表笔接电流表两端，发现指针位置几乎不变．由以上操作可判断发生断路故障的元件是电流表  （填元件名称）
（2）她设计的实验电路中定值电阻R₀的作用是（说出一条理由即可）保护电源．
（3）请根据电路图把实物图丙没完成的连线连接好．
（4）在更换规格相同的元件后，她改变滑动变阻器的阻值，测出了6组对应的数据并在图象上描点如图所示，请在图丁中继续完成图象；并根据图象可得该电池的电动势E=3.00 V，电池内阻r=0.57Ω（小数点后保留两位数字）．

Answer 1

分析 根据多用电表的读数方法可得出对应的读数；明确定值电阻在电路中的作用；根据原理图可得出对应的实物图；根据描点作图的方法得出对应U-I图象，根据闭合电路欧姆定律可得出对应的电动势和内电阻．

解答 解：（1）将多用表选择开关置于×100Ω档，调零后，将红黑表笔分别接电压表两端，发现指针读数如图丙所示，则所测阻值为2200Ω，然后又将两表笔接电流表两端，发现指针位置几乎不变，说明多用电表仍然测量的是电压表的内阻，也就说明了电流表处发生了断路，由以上操作可判断发生断路故障的元件是电流表．
（2）她设计的实验电路中定值电阻R₀的作用是保护电阻；增大电源等效内阻，使调节时两电表示数变化明显
（3）根据实物图可得出对应的原理图；
（4）
根据U-I图象得：当电流I=0时，U=3.00V，所以电池的电动势E=3.00V，
通过U-I图象求出该直线的斜率为k=$\frac{3-1.5}{0.42}$=3.57Ω，也就是r+R₀=3.57Ω，
所以电池内阻r=0.57Ω．
故答案为：（1）2200； 电流表；（2）保护电源；（3）如图所示；（4）3.00；0.57．

点评 本题为设计性实验，在解题时应注意明确实验的原理；并且要由实验原理结合闭合电路欧姆定律得出表达式，由图象得出电动势和内电阻．