题目内容

10.利用以下器材设计一个能同时测量测定电源的电动势、内阻和一个未知电阻Rx阻值的实验电路.
A.待测电源E(电动势略小于6V,内阻不足1Ω)
B.电压表V1(量程6V,内阻约6KΩ)
C.电压表V2(量程3V,内阻约3KΩ)
D.电流表A(量程0.6A,内阻约0.5Ω)
E.未知电阻Rx(约5Ω)
F.滑动变阻器(最大阻值20Ω)
G.开关和导线
(1)在图中的虚线框内画出完整的实验原理图;
(2)实验中开关闭合后,调节滑动变阻器的滑片,当电压表V1的示数分别为U1、U1’时,电压表V2两次的示数之差为△U2,电流表A两次的示数分别为I、I’.由此可求出未知电阻Rx的阻值为|$\frac{△{U}_{2}}{I-I′}$|,电源的电动势E=$\frac{I'{U}_{1}-I{U'}_{1}}{I'-I}$,内阻r=$\frac{{U}_{1}-U{′}_{1}}{I′-I}$.(用题目中给定的字母表示)

分析 (1)根据给出的仪表和电路图进行分析,从而明确实验原理和原理图的连接;
(2)根据闭合电路欧姆定律进行分析列出方程即可解得电动势和内电阻.

解答 解:(1)要测量电动势和内电阻应采用串联接法,由于电压表V1已经接入,故将滑动变阻器与定值电阻和电流表串联接入即可;为了测量定值电阻的阻值,应将V2并联在其两端测量电压;电路图如图所示;
(2)根据欧姆定律可知,电压表V2两次的示数之差为△U2,电流表A两次的示数分别为I、I’,因电阻为定值电阻,故Rx=$\frac{△U}{△I}$=|$\frac{△{U}_{2}}{I-I′}$|;
根据闭合电路欧姆定律可知:
U1=E-Ir
U'1=E-I’r
联立解得:E=$\frac{I'{U}_{1}-I{U'}_{1}}{I'-I}$;r=$\frac{{U}_{1}-U{′}_{1}}{I′-I}$
故答案为:(1)如图所示;(2)|$\frac{△{U}_{2}}{I-I′}$|;$\frac{I'{U}_{1}-I{U'}_{1}}{I'-I}$;$\frac{{U}_{1}-U{′}_{1}}{I′-I}$

点评 本题考查测量电动势和内电阻的实验,要注意明确实验原理,知道闭合电路欧姆定律的应用,注意题目中给出的提供,从而明确两电压表的使用.

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