Question

16．某同学对实验室的一个多用电表中的电池进行更换时发现，里面除了一节1.5V的干电池外，还有一个方形的电池（层叠电池），如图甲所示．为了测定该电池的电动势和内电阻，实验室中提供有下列器材：
A．电流表G（滿偏电流10mA，内阻10Ω）
B．电流表A（0～0.6A～3A，内阻未知）
C．滑动变阻器R（0～100Ω，1A）
D．定值电阻R₀（阻值990Ω）
E．开关与导线若干
（1）该同学根据现有的实验器材，设计了如图乙所示的电路，请你按照电路图在丙图上完成实物连线．

（2）丁图为该同学根据上述设计的实验电路利用测出的数据绘出的I₁-I₂图线（I₁为电流表G的示数，I₂为电流表A的示数），则由图线可以得到被测电池的电动势E=9.0V，内阻r=10.0Ω．
（3）另一位同学也找到了一块层叠电池，利用上面的实验连接进行测量，初始时滑片P在最右端，但由于滑动变阻器某处发生断路，合上电键后发现滑片P向左滑过一段距离x后电流表A才有读数，于是该同学根据测出的数据作出了两个电流表读数I与x的关系图，如图戊所示，则根据图象可知，此电池的电动势为9.1V，内阻为11Ω．

Answer 1

分析 （1）已知原理图，根据原理图先连出其中一个支路，再去连接另一支路，注意导线不能交叉；
（2）图象与纵坐标的截距表示电源的电动势；图象的斜率表示电源的内阻；
（3）由图可知，当滑动变阻器断路时，表头的示数与固定电阻的乘积等于电源的输出电压；而当滑片滑到最左侧时，滑动变阻器短路，此时电流表2所示电流为流过电源的电流，由闭合电路欧姆定律列式，联立可求得内电阻．

解答 解：（1）先将电流表及滑动变阻器串接在电源两端；再并联另一支路，电路中连线避免交叉；答案如图所示；
（2）电流表G和定值电阻R组成了一个量程为10V的电压表，由U=E-Ir可得．图象与纵轴的交点为电源的电动势，由图可知，电动势E=9.0V；图象的斜率表示电源的内阻，内阻r=$\frac{9.0-4.0}{0.5}$=10.0Ω；
（3）由丁图可知，滑片滑到12cm之前，滑动变阻器一直断路，此时表头及定值电阻导通，电流值为9.0mA；则此时电源的输出电压：U=9.0mA×（990+10）=9.0V；由闭合电路欧姆定律U=E-Ir可得：9.0=E-0.009r
当滑片超过12cm时，滑动变阻器部分导通，当滑片滑到最左侧时电流为：I_短=0.52A；此时电压为：3.0mA×1000=3.0V；则有：
3.0=E-0.52r
联立解得：
E=9.1V，r≈11Ω
故答案为：（1）如图所示；（2）9.0；10.0．（3）9.1；11.0．

点评 本题难点在第3问，要注意表头与定值电阻在这里应作为电压表使用，计算时，由于达到最左侧时，流过表头的电流较小，故在计算中可以忽略不计．