Question

16．要测量一个电源的电动势E（小于3V）和内阻r（约为1Ω），现有下列器材：电压表V（3V和15V两个量程）、电阻箱（0～999.9Ω）、定值电阻R₀=2Ω、开关和导线．某实验小组根据所给器材设计了如图甲所示的实验电路．
（1）电路中定值电阻R₀的作用是保护电源（选填“电源”或“电压表”）．
（2）某同学计划用作图法处理数据，他调节电阻箱的阻值R，得到了若干组数据，并描点连线得出了如图乙所示的图象，纵坐标表示电压表读数的倒数$\frac{1}{U}$，横坐标表示$\frac{1}{R+{R}_{0}}$，若所得图线的斜率为k，在$\frac{1}{U}$坐标轴上的截距为b，则该电源的电动势E=$\frac{1}{b}$，内阻为r=$\frac{k}{b}$（用k和b表示）．

Answer 1

分析 （1）若无R₀存在，当R调节到0时，电源即短路；而电源电压不超过3V；故不需要保护；
（2）图象中的截距的含义及闭合电路的欧姆定律的表达式要求得电动势和内电阻．

解答 解：（1）根按安全性和准确性原则可知，电压表应选择0～3V的量程；
若无R₀存在，当R调节到0时，电源即短路，有烧坏危险．作用是保护电源，防止短路．
②③由闭合电路欧姆定律得 U=$\frac{E}{R+r}$．（R+R₀），
可整理为$\frac{1}{U}$=$\frac{r}{E}$•$\frac{1}{R{+R}_{0}}$+$\frac{1}{E}$
若所得图线的斜率为k，在$\frac{l}{U}$坐标轴上的截距为b，则该电源的电动势E=$\frac{1}{b}$，内阻r=$\frac{k}{b}$．
故答案为：①电源；　（2）$\frac{1}{b}$，$\frac{k}{b}$

点评 只用电压表和变阻箱测电动势和内电阻的方法叫“伏欧法”，若用图象解时，基本思路是：用学过的物理定律列出表达式，再结合数学整理表达出有关一次函数式y=kx+b的形式，再求出k和b即可．