Question

4．某兴趣小组用以下实验器材，测定了电源的电动势E和内阻r，实验提供的器材有：
A．待测电源一个   
B．已知内阻为R_v的电压表一个       
C．电阻箱一个
D．开关一个    
E．导线若干
为使测量更加准确，小组多次改变电阻箱的阻值R，读出电压表的相应示数U，然后以$\frac{1}{U}$为纵坐标，R为横坐标，描点、连线，画出的$\frac{1}{U}$与R的关系图线是一条倾斜直线，如图（b）所示，将图线延长，得到直线在纵轴的截距为m，直线的斜率为k．
根据以上信息，完成以下步骤：
①若电压表的示数为U，则流过电压表的电流为$\frac{U}{{R}_{V}}$．
②在虚线框图（a）中画出小组设计的实验电路图．
③测定出电源的电动势E=$\frac{1}{K{R}_{V}}$，内阻r=$\frac{m}{k}-{R}_{v}$（用m、k和R_V表示）．

Answer 1

分析 ①根据欧姆定律可求得电路中的电流；
②根据实验原理和给出的仪器可明确对应的电路图；
③根据闭合电路欧姆定律进行分析列式，并根据题意进行变形，根据图象的性质即可明确对应的电动势和内电阻

解答 解：①电压表相当于能测电压的电阻，故由欧姆定律可知，电流I=$\frac{U}{{R}_{V}}$；
②根据题意可知，本实验应采用电阻箱与电压表串联的方法进行测量，故电路图如图所示；

③本题只能采用电压表和电源串联的方式进行测量；电源、电阻箱与电压表串联接入电路，电压表可以用来测电路电路电流，实验电路图如图所示，设电源电动势为E，由闭合电路欧姆定律可得：E=$\frac{U}{{R}_{V}}$（r+R+R_v），则$\frac{1}{U}$=$\frac{{R}_{V}}{E}$R+$\frac{r+{R}_{v}}{E{R}_{V}}$，则图象斜率k=$\frac{{R}_{V}}{E}$，电源电动势：E=$\frac{1}{k{R}_{V}}$，图象截距：m=$\frac{r+{R}_{v}}{E}$，则电源内阻r=$\frac{m}{k}$-R_V；
故答案为：①$\frac{U}{{R}_{V}}$；②如图所示；
③$\frac{1}{k{R}_{V}}$；$\frac{m}{k}$-R_V

点评 本题考查测量电动势和内电阻的实验，要注意明确实验中只能出了一个电压表用来测量，由于电压表内阻可知，故将电压表作为电流表使用，串联接入电路中．