Question

16．小明同学设计了如图甲所示的多用实验电路，实验器材有：干电池组（电动势约3V，内阻约2Ω）、电流表（量程0.6A，R_A=0.8Ω）、电阻箱R₁（0～99.99Ω）、滑动变阻器R₂（0～10Ω）、开关两个及导线若干．现利用该装置来测量电源电动势和内电阻．
（1）利用如图甲电路测电源电动势和内电阻的实验步骤．
①在闭合开关前，调节电阻R₁或R₂至最大值（最大值或最小值），之后闭合开关S₁，闭合（闭合或断开）S₂．
②调节电阻R₁（R₁或R₂），得到一系列电阻值R和电流I数据．
③断开开关，整理实验仪器．
（2）图乙是由实验数据绘出的$\frac{1}{I}$-R图象，图象纵轴截距与电源电动势的乘积代表R_A+r，电源电动势E=6.0V，内阻r=2.8Ω．（计算结果保留两位有效数字）

Answer 1

分析 （1）实验中采用的是电阻箱和电流表的方式测定电动势和内电阻；根据实验的原理可知应采用的方式；
（2）分析电流与电阻的关系，由闭合电路欧姆定律可得出符合本实验的公式，再结合图象的性质利用函数关系即可求得电动势和内电阻．

解答 解：（1）要用电阻箱与电流表结合测量电动势与内阻，则要改变电阻箱的值，则
a．为了保证电路安全，在闭合开关前，应调节电阻R₁或R₂至最大值，之后闭合开关S₁，再闭合 S₂．
b．调节电阻 R₁得到一系列电阻值R和电流I的数据；
（3）由闭合电路欧姆定律可得：E=I（R+R_A+r），即：$\frac{1}{I}$=$\frac{R}{E}+\frac{{R}_{A}+r}{E}$；
由上式可知：图线的斜率是电动势的倒数，图象的斜率为$\frac{1}{E}$=$\frac{1}{6}$，可得E=6.0V
图象纵轴截距与电源电动势的乘积代表R_A+r；
图线在纵轴上的截距是$\frac{{R}_{A}+r}{E}$=0.60　　　
可得；r=2.8Ω；
故答案为：（1）①最大值、闭合；
②S₁、R₁
（2）R_A与r之和、6.0 2.8

点评 解答本题的关键在于明确等电阻替代法测电阻，注意能正确根据题意列出对应的函数关系，才能准确得出结果．注意图象法的正确应用．