Question

16．用如图所示电路测量电源的电动势和内阻．实验器材：待测电源（电动势约3V，内阻约2Ω），保护电阻R₁（阻值10Ω）和R₂（阻值5Ω），滑动变阻器R，电流表A，电压表V，开关S，导线若干．
实验主要步骤：
（ⅰ）将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大，闭合开关；
（ⅱ）逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值，记下电压表的示数U和相应电流表的示数I；
（ⅲ）以U为纵坐标，I为横坐标，作U-I图线（U、I都用国际单位）；
（ⅳ）求出U-I图线斜率的绝对值k和在横轴上的截距a．
回答下列问题：
（1）电压表最好选用A；电流表最好选用C．
A．电压表（0-3V，内阻约15kΩ）         
B．电压表（0-3V，内阻约3kΩ）
C．电流表（0-200mA，内阻约2Ω）        
D．电流表（0-30mA，内阻约2Ω）
（2）滑动变阻器的滑片从左向右滑动，发现电压表示数增大，两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是C．
A．两导线接在滑动变阻器电阻丝两端的接线柱
B．两导线接在滑动变阻器金属杆两端的接线柱
C．一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱，另一条导线接在电阻丝左端接线柱
D．一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱，另一条导线接在电阻丝右端接线柱
（3）选用k、a、R₁、R₂表示待测电源的电动势E和内阻r的表达式E=ka，r=k-R₂，代入数值可得E和r的测量值．

Answer 1

分析 （1）根据给出的仪表分析电流和电压最大值，电表量程略大于最大值即可；同时注意明确电压表内阻越大越好，而电流表内阻越小越好；
（2）明确滑动变阻器的接法以及对电路的调节作用，则可得出正确的接法；
（3）根据闭合电路欧姆定律进行分析，根据数学规律可求得电动势和内电阻．

解答 解：（1）电压表并联在电路中，故电压表内阻越大，分流越小，误差也就越小，因此应选内阻较大的A电压表；
当滑动变阻器接入电阻最小时，通过电流表电流最大，此时通过电流表电流大小约为I=$\frac{E}{{R}_{1}+{R}_{2}+r}$=$\frac{3}{10+5+2}$=176mA；因此，电流表选择C；
（2）分析电路可知，滑片右移电压表示数变大，则说明滑动变阻器接入电路部分阻值增大，而A项中两导线均接在金属柱的两端上，接入电阻为零；而B项中两导线接在电阻丝两端，接入电阻最大并保持不变；C项中一导线接在金属杆左端，而另一导线接在电阻丝左端，则可以保证滑片右移时阻值增大；而D项中导线分别接右边上下接线柱，滑片右移时，接入电阻减小；故D错误；
故选：C；
（3）由闭合电路欧姆定律可知：U=E-I（r+R₂），对比伏安特性曲线可知，图象的斜率为k=r+R₂； 则内阻r=K-R₂；
令U=0，则有：
I=$\frac{E}{{R}_{2}+r}$=$\frac{E}{k}$； 由题意可知，图象与横轴截距为a，则有：a=I=$\frac{E}{k}$；解得：E=Ka；
故答案为：（1）A，C；（2）C；（3）ka； k-R₂．

点评 本题考查测量电源的电动势和内电阻实验中的仪表选择以及数据处理，要注意明确根据图象分析数据的方法，重点掌握图象中斜率和截距的意义，明确滑动变阻器的基本接法．