Question

8．欲测量灵敏电流计G的内阻r_g和一个电源的电动势E内阻r．要求：测量尽量准确、能测多组数据且滑动变阻器调节方便，电表最大读数不得小于量程的$\frac{1}{3}$．待测元件及提供的其他实验器材有：
A、待测电源E：电动势约1.5V，内阻在0.4-0.7Ω间
B、待测灵敏电流计G：量程500μA，内阻在150～250Ω间
C、电流表A：量程2A，内阻约0.1Ω
D、电压表V：量程300mV，内阻约500Ω
E、定值电阻R₀：R₀=300Ω；
F、滑动变阻器R₁：最大阻值10Ω，额定电流1A
G、电阻箱R₂：0～9999Ω
H、开关S一个，导线若干
（1）小亮先利用伏安法测量灵敏电流计G的内阻r_g．
①图甲是小亮设计的实验电路图，其中虚线框中的元件是E；（填元件序号字母）
②说明实验所要测量的物理量电压表读数U和电流表读数I；
③写出灵敏电流计G内阻的计算表达式r_g=$\frac{U}{I}$-R₀．
（2）测出r_g=200Ω后，小聪把灵敏电流计G和电阻箱R₂串联、并将R₂接入电路的阻值调到2800Ω，使其等效为一只电压表，接着利用伏安法测量电源的电动势E及内阻r．电路如图乙所示．
若利用测量的数据，作出的灵敏电流计示数I_G与通过滑动变阻器R₁的电流I的关系图象如图丙所示，则可得到电源的电动势E=1.5V，内阻r=0.6Ω．

Answer 1

分析 （1）根据伏安法测电阻的实验方法可测出G表内阻，注意电表的量程，从而选择合适的电路图；并得出内阻的表达式；
（2）通过计算得出电源的路端电压，由闭合电路欧姆定律可得出电源的电动势和内电阻．

解答 解：（1）①G表本身可以测量通过的电流，但由题意可知，G表内阻较小，无法直接用电压表进行测量，故应与定值电阻串联后再与电压表并联；
故虚线框中的元件是定值电阻E；
②③用I表示G表示数，U表示V表示数；由欧姆定律可知，I=$\frac{U}{R+{R}_{0}}$，解得：R=$\frac{U}{I}$-R₀；因此需要测量的物理量为电压表示数U和电流表示数I；
（2）将G表与电阻箱串联后，可以充当电压表使用，则其应并联在电源两端，滑动变阻器与电流表串联后即可进行测电源电动势和内电阻的实验；电源的路端电压U=I_G（200+2800）=3000I_G；故图象与纵坐标的交点为I=500μA=500×10^-6A=5×10^-4A，则电源的电动势为：E=5×10^-4×3000=1.5V；
内阻r=$\frac{500-350}{0.75}$=0.6Ω；
故答案为；（1）①E；②电压表读数U和电流表读数I；③$\frac{U}{I}$-R₀；（2）1.5，0.6

点评 本题考查伏安法测电阻以及测量电源的电动势和内电阻，在解题时要注意分析实验中给出的仪器是否符合实验要求，然后才能根据我们所学内容进行分析得出合理的实验电路，并能进行数据处理．