题目内容

1.现有以下器材:电流表A(量程0.6A、内阻rA=0.5Ω),电阻箱R(量程99.99Ω),待测电阻Rx,直流电源(电动势E和内阻r待测),单刀单掷开关S1,单刀双掷开关S2,带铁夹的导线若干.某探究实验小组设计如图甲所示的实验电路,用来测定待测电阻的阻值Rx、直流电源的电动势E和内阻r.
(1)按图甲所示的电路,将图乙所示的实物连线补画完整

(2)测量电阻Rx的阻值
①将开关S1闭合、开关S2接a,读出电流表的示数I1
②保持开关S1闭合,将开关S2接b,调节电阻箱R的阻值,使得电流表的示数也为I1,此时电阻箱的阻值R=4.00Ω,则Rx=4.00Ω
(3)测电源的电动势E和内阻r
将开关S1闭合、开关S2接b,调节电阻箱R的阻值,记下电流表的示数I,得到若干组 R、I的数据(见表),请在图丙所示的坐标纸上作出$\frac{1}{I}$-R的图象,并根据图象求得电动势E=3.1V,内阻r=2.0Ω(保留两位有效数字).
次数12345
R/Ω3.006.009.0012.0015.00
I/A0.590.370.270.210.18
$\frac{1}{I}/$A-11.702.703.704.755.60

分析 (1)由原理图可知,电路中采用了单刀双掷开关,注意开关的接法;
(2)由过程可知实验的原理,由原理可得出当电流相等时,电阻箱的读数等于待测电阻的阻值;
(3)由表中数据可得出图象,由闭合电路欧姆定律可得出关于电流和电阻的表达式,由图象及表达式可得出图象的斜率及截距含义,

解答 解:(1)由原理图可知开关S2的连接方式,按原理图将各点连接即可;注意连线要接在接线柱上;导线不能交叉;
(2)由题意可知,本实验是利用两次分别接电阻箱及待测电阻,若两次电流表示数相等,则说明两电阻相等,故说明待测电阻的阻值为4Ω;
(3)由表格中数据利用描点法将各点描在坐标轴中,注意直线应过尽量多的点,如不能,则让点均匀分布在直线两则;故答案如图所示:
由原理图可知,电路中只有滑动变阻器接入电路,故由闭合电路欧姆定律可知:
I=$\frac{E}{R+r+0.5}$
故$\frac{1}{I}$=$\frac{r+0.5}{E}+\frac{R}{E}$
由数学知识可知,图象与纵坐标的交点等于$\frac{r+0.5}{E}$;图象的斜率表示$\frac{1}{E}$;
由图可知,b=0.8;k=$\frac{5.6-1.7}{15-3}$=$\frac{39}{120}$
即:E=3.1V(3.0-3.3均可),r=2.0Ω(1.9-2.4均可)
故答案为:(1)如下图所示:
(2)4;
(3)3.1;2.0

点评 本题中注意理解电路的接法,注意在测电动势和内电阻时电流表内阻是不能忽略的;同时注意根据电路及题目要求列出正确的表达式,是求出电动势和内电阻的关键.

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