Question

20．某同学设计用伏安法测量一节干电池的电动势E和内电阻r．除待测干电池外，实验室可供选择的主要器材有：
A．电流表：测量范围0～10mA．内电阻未知；
B．电流表：测量范围0～0.5A，内电阻很小；
C．电阻箱R₀：电阻变化范围0～999.9Ω．最小精度0.1Ω；
D．滑动变阻器R：电阻变化范围0～20Ω
E．开关一个、导线若干．
（1）实验中，首先需将电流表改装成电压表．该同学采用图1的电路测定电流表的内阻，其主要实验步骤如下，请完成步骤中的填空：
①将R₀调到某一设定值，滑动变阻器R的滑动触头移到左端（选填“左端”、“右端”或“任意”）位置，然后闭合开关；
②多次改变R₀的大小，反复调节滑动变阻器的滑动触头位置，发现当R₀=5.0Ω时，电流表的示数为10.0mA，电流表的示数为0.210A，则电流表的内电阻为100Ω；
③拆开电路，采用电阻箱R₀与电流表串联的方式，将电流表改装成量程为2V的电压表，则R₀的值应调为100Ω
（2）用改装成的电压表和电流表，采用图2的电路测量电源的电动势和内电阻．根据电压表的示数U与电流表的示数I，经描点、连线得到U-I图象如图3所示．
根据图象可求得该干电池的电动势E=1.46V；内电阻r=0.920Ω；（保留三位有效数字）

Answer 1

分析 （1）根据电路图确定滑片的位置，应用串并联电路特点与欧姆定律求出G的内阻，求出串联电阻阻值．
（2）根据电源U-I图象求出电源电动势与内阻．

解答 解：（1）①由图示电路图可知，滑动变阻器采用分压接法，为保证电路安全，将R₀调到某一设定值，滑动变阻器R的滑动触头移到左端位置，然后闭合开关；
②多次改变R₀的大小，反复调节滑动变阻器的滑动触头位置，发现当R₀=5.0Ω时，电流表G的示数为10.0mA，电流表A的示数为0.210A，通过电阻箱的电流：I=0.21-0.01=0.2A，电阻箱两端电压，即G两端电压：U=IR₀=0.2×5=1V，则电流表G的内电阻为：R_G=$\frac{U}{{I}_{G}}$=$\frac{1V}{0.01}$=100Ω；
③把G改装成量程为2V的电压表V，串联电阻阻值：R₀=$\frac{{U}_{V}}{{I}_{G}}$-R_G=$\frac{2}{0.01}$-100=100Ω；
（2）由图示电源U-I图象可知，图象与纵轴 交点坐标值为：1.46，干电池的电动势E=1.46V；
内电阻r=$\frac{△U}{△I}$=$\frac{1.46-1.0}{0.5}$=0.920Ω；
故答案为：（1）①左端；②100；③100；（2）1.46；0.920．

点评 本题考查了实验注意事项、电压表改装、求电源电动势与内阻，知道电压表改装原理、掌握应用图象法处理实验数据的方法即可正确解题．