Question

10．某探究小组准备用图甲所示电路测量某电源的电动势和内阻，实验器材如下：
待测电源（电动势约2V）
电阻箱R（最大阻值为99.99Ω）
定值电阻R₀（阻值为2.0Ω）
定值电阻R₁（阻值为4.5kΩ）
电流表G（量程为400μA，内阻Rg=500Ω）
开关S，导线若干．

（1）请你在图乙中以笔划线代替导线，完成本实验的电路连线；
（2）在开始实验前，要把电阻箱阻值调到③（填数字序号：①“最大”；②“最小”；③“某适当的阻值”），然后闭合开关S；
（3）多次调节电阻箱，并记下电阻箱的阻值R 和相应电流表的示数I；
（4）分别用E 和r 表示电源的电动势和内阻，则$\frac{1}{I}$和$\frac{1}{R}$的关系式为$\frac{1}{I}$=$\frac{（{R}_{1}+{R}_{g}）（{R}_{0}+r）}{E}$$•\frac{1}{R}$+$\frac{{R}_{1}+{R}_{g}+{R}_{0}+r}{E}$（用题中字母表示）；
（5）以$\frac{1}{I}$为纵坐标，$\frac{1}{R}$为横坐标，探究小组作出$\frac{1}{I}$-$\frac{1}{R}$的图象如图丙所示．根据该图象求得电源的内阻r=0.50Ω，则其电动势E=2.08V（计算结果保留两位小数）．

Answer 1

分析 （1）已知原理图，根据原理图即可得出对应的实物图；
（2）根据实验原理进行分析，根据安全和准确性原则确定实验方法；
（3）分析电路结构，根据闭合电路欧姆定律进行分析即可得出对应的表达式；
（4）根据图象和已知的表达式进行分析，由图象的斜率和已求出的内阻即可求得电动势．

解答 解：（1）根据原理图进行分析，从而得出对应的实物图；如图所示；
（2）因电路中接有保护电阻，本实验中可以不需要将电阻箱阻值由最大值调节，可以通过简单计算，直接将电阻箱阻值调至较大的适当数值进行实验即可；故选：③；
（3）由电路图可知，R₁与G串联后与电阻箱并联，然后再与R₀串联，由闭合电路欧姆定律可知：
I（R₁+R）=E-（I+$\frac{{R}_{1}+{R}_{g}}{R}I$）r
变形可得：
$\frac{1}{I}$=$\frac{（{R}_{1}+{R}_{g}）（{R}_{0}+r）}{E}$$•\frac{1}{R}$+$\frac{{R}_{1}+{R}_{g}+{R}_{0}+r}{E}$
（4）由对应的图象可知，$\frac{（{R}_{1}+{R}_{g}）（{R}_{0}+r）}{E}$=k=$\frac{（33-27）×1{0}^{2}}{（150-50）×1{0}^{-3}}$=6000
解得：E=2.08V；
故答案为：（1）如图所示；（2）③；（3）$\frac{1}{I}$=$\frac{（{R}_{1}+{R}_{g}）（{R}_{0}+r）}{E}$$•\frac{1}{R}$+$\frac{{R}_{1}+{R}_{g}+{R}_{0}+r}{E}$；（4）2.08．

点评 本题考查测量电动势和内电阻的实验，要注意明确实验原理，重点分析实验电路图，同时能正确利用闭合电路欧姆定律列式，注意本题中一定要考虑电表的内阻，同时在分析图象时要认真分析坐标轴的起点值．