Question

13．为了测量电源电动势和内电阻，实验室准备了下列器材：待测电源；直流电流表；直流电压表；滑动变阻器；开关；导线若干．

①请在图1的方框内画出实验电路图；
②滑动变阻器处于最大电阻时闭合开关，滑片移动到靠近中部的某位置过程中，电压示数仅在2.89～2.95V内小幅变动，由此现象可判断B
A．电动势为2.95V
B．滑动变阻器最大阻值比电源内阻大很多倍
C．电流表读数变化量一定也很小
D．若滑片继续移动减小电阻，变化幅度仍不会超过1V
③某同学在进行实物连线时，连接成了如图2所示的实物连线图，并进行了正确的测量和记录，得到的U与I关系图象如图3所示，由此可求得的电源电动势E=3V，内阻r=0.4Ω．

Answer 1

分析 （1）根据伏安法测电源电动势与内阻的原理连接实物电路图．
（2）根据实验电路应用欧姆定律分析答题．
（3）分析清楚电路结构，根据电路结构与图象分析答题

解答 解：（1）伏安法测电源电动势与内阻实验，电流传感器（电流表）测电路电流，电压传感器（电压表）测路端电压，根据实物电路图可得出对应的原理图如图所示；
（2）滑动变阻器处于最大电阻时闭合电键，滑片移动到靠近中部的某位置过程中，滑动变阻器接入电路的阻值减小，电路电流增大，内电压增大．路端电压减小，电压传感器读数仅在2.73～2.86V内小幅变动；
A、外电路断路，即外电阻无穷大时，电压传感器示数等于电源电动势，电动势大于2.86V，故A错误；
B、滑动变阻器最大阻值比电源内阻大很多倍，滑动变阻器阻值变化一半时，路端电压变化2.86-2.73=0.13V，路端电压变化很小，说明电源内阻很小，远小于滑动变阻器阻值，故B正确；
C、路端电压变化量小，但不能判断出电流传感器读数变化量一定也很小，故C错误；
D、若滑片继续移动减小电阻，当滑动变阻器接入电路阻值为零，即外电路短路时，电压传感器表示数为零，电压传感器变化幅度会大于2.73V，故D错误；
故选B．
（3）由图b所示电路图可知，滑动变阻器左右两部分电阻并联后接入电路，当滑片在中点时，两部分电阻相等，并联电阻阻值最大，路端电压最大，由图c所示图示可知，此时路端电压为U=2.8V，流过一个支路的电流为0.25A，由于两支路电压与电阻都相等，则两支路电流相等，干路电流为I=0.25×2=0.5A；当干路电流相等时，路端电压相等，由图c所示图象可知，路端电压U′=2.7V时，干路电流I′=0.15+0.60=0.75A，则闭合电路中，电源电动势E=U+Ir，则：E=2.8+0.5×r，e=2.7+0.75×r，解得：E=3V，r=0.4Ω．
故答案为：（1）实物电路图如图所示；（2）B；（3）3；0.4．

点评 本题考查了连接实物电路图、实验数据分析、求电源电动势与内阻，要掌握伏安法测电源电动势与内阻的原理；求电源电动势与内阻难度较大，分析清楚电路结构、由图象获取所需数据是正确解题的前提．