Question

3．在测定一节干电池的电动势和内阻的实验中，备有下列器材：
A．干电池（电动势约为1.5V，内阻小于1.5Ω）   
B．电流表G（满偏电流2mA，内阻10Ω）
C．电流表A（0～0.6A，内阻约0.1Ω）           
D．滑动变阻器R₁（0～20Ω，10A）
E．滑动变阻器R₂（0～500Ω，1A）                
F．定值电阻R₃=990Ω
G．开关、导线若干

（1）为方便且能较准确地进行测量，应选用滑动变阻器D（填写序号）；
（2）请在图1的方框内画出利用本题提供的器材所设计的测量电池电动势和内阻的实验电路原理图；
（3）某同学根据他设计的实验测出了六组I₁（电流表G的示数）和I₂（电流表A的示数），请在图2的坐标纸上作出I₁和I₂的关系图线；

序号	1	2	3	4	5	6
I1/mA	1.40	1.36	1.35	1.28	1.20	1.07
I2/A	0.10	0.15	0.23	0.25	0.35	0.50

（4）根据图线可得，被测电池的电动势为1.48V，内阻为0.80Ω．

Answer 1

分析 （1）滑动变阻器应起来限流保护作用，并且在使用时要选用易于调节的；
（2）由于电流表的内阻接近电源的内电阻，故若采用电流表外接法，则测得的内阻误差太大；
（3）应用描点法作图作出图象；
（4）由作出的U-I图可知，图象与纵坐标的交点为电源的电动势；图象的斜率表示内阻．

解答 解：（1）为方便实验操作，滑动变阻器的阻值不能太大，选择D比较合适．
（2）由于没有电压表，给定的电流表G可与定值电阻R₃串联作电压表使用，实验电路如图甲所示．
（3）根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，然后作出I₁-I₂图象如图乙所示．
（4）表头的示数与定值电阻阻值的乘积可作为路端电压处理，则由闭合电路欧姆定律可知：
I₁（R₃+R_A）=E-I₂r
即：I₁=$\frac{E}{1000}$-$\frac{{I}_{2}r}{1000}$；
由图可知，图象与纵坐标的交点为1.48mA，
则有：1.48mA=$\frac{E}{1000}$；
解得E=1.48V；
由图象可知，图象的斜率为：0.8×10^-3，由公式得图象的斜率等于$\frac{r}{1000}$，
故$\frac{r}{1000}$=0.8×10^-3；
解得r=0.80Ω．
故答案为：（1）D；（2）电路图如图所示；（3）图象如图所示；（4）1.48；0.80．

点评 正确选择仪器是电学实验的经常考查的考点；本题为测量电源的电动势和内电阻的实验的变形，注意由于没有电压表，本实验中采用改装的方式将表头改装为电压表，再根据原实验的研究方法进行分析研究．