Question

15．为测定某一电池组的电动势和内阻，实验原理如图甲所示，虚线框内为用灵敏电流计改装的电流表，为标准电压表，E为待测电池组，S为开关，R为滑动变阻器，R₀是标称值为4.0Ω的定值电阻．
（1）已知灵敏电流计G的满偏电流I_g=100μA、内阻r_g=2.0kΩ，若要改装后的电流表满偏电流为200mA，应并联一只1.0Ω（保留一位小数）的定值电阻R₁；
（2）根据图甲，用笔画线代替导线将图乙连接成完整电路；

某次试验的数据如表所示：

测量次数	1	2	3	4	5	6
电压表读数U/V	5.16	5.04	4.94	4.83	4.71	4.59
改装表读数I/mA	40	60	80	100	120	140

该小组借鉴“研究匀变速直线运动”实验中计算加速度的方法（逐差法），计算出电池组的内阻r=1.66Ω（保留两位小数）；为减小偶然误差，逐差法在数据处理方面体现出的主要优点是能充分利用已测得的数据．

Answer 1

分析 （1）根据电流表的改装原理，计算并联的电阻．
（2）根据电路图连接实物图，注意电表的接线柱以及滑动变阻器的解法
（3）借鉴“研究匀变速直线运行”实验中计算加速度的方法（逐差法），每两组数据联立求出E，r；而后取其平均值即可；逐差法在数据处理方面体现出的主要优点是充分利用取得的数据．

解答 解：（1）根据电流表的改装原理，R₁=$\frac{{I}_{g}{R}_{g}}{I-{I}_{g}}$=$\frac{100×1{0}^{-6}×2000}{0.200-100×1{0}^{-6}}$=1.0Ω；
（2）根据电路图连接实物图，注意电表的接线柱以及滑动变阻器的解法，电路图如图所示：

（3）借鉴“研究匀变速直线运行”实验中计算加速度的方法（逐差法），采用1与5；2与6；3与7；4与8；两两组合，由E=U+I（R₀+r）得，△U=△I（R₀+r），联立求出E，r，而后取其平均值可得．
由E=U+I（R₀+r）得，△U=△I（R₀+r），故r=$\frac{△U}{△I}$-R₀，
采用1与5时，r₁=$\frac{{U}_{1}-{U}_{5}}{4△I}$-R₀；
采用2与6时，r₁=$\frac{{U}_{2}-{U}_{6}}{4△I}$-R₀；
采用3与7时，r₁=$\frac{{U}_{3}-{U}_{7}}{4△I}$-R₀；
采用4与8时，r₁=$\frac{{U}_{4}-{U}_{8}}{4△I}$-R₀；
则r=$\frac{{r}_{1}+{r}_{2}+{r}_{3}+{r}_{4}}{4}$=$\frac{（{U}_{1}+{U}_{2}+{U}_{3}+{U}_{4}）-（{U}_{5}+{U}_{6}+{U}_{7}+{U}_{8}）}{16△I}$-R₀，代入数据解得：r=1.66Ω；
逐差法在数据处理方面体现出的主要优点是充分利用取得的数据．
故答案为：（1）1.0；（2）如图所示；（3）1.66；充分利用取得的数据；

点评 电表改装为重点内容要切实弄明白，连接实物图为基本功，数据处理和误差分析的能力要平时加强训练，结合具体的实验情景具体分析，有一定难度．