Question

用电压表和电阻箱测量电源电动势和内电阻，可用的实验器材有：

被测电源：电动势约为8 V，内阻约为2 Ω；

电压表V：量程10 V，内阻R_V约为10 kΩ；

电阻箱R：阻值范围：0—999.9，允许最大电流1.0 A；

开关2只、导线若干.

（1）在下边的方框内画出实验电路图.

（2）实验中，在开关闭合前，电阻箱各个旋钮应该放在________位置.在测量过程中，为保证电路的安全，应使电阻箱的电阻不得小于某一阻值，该阻值约为________Ω.

（3）简要说明测量的主要步骤和测量量.

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（4）用测量量计算电源电动势的表达式为E=______，计算电源内阻的表达式为r=________.

Answer 1

解析：（1）根据闭合电路欧姆定律E=U+Ir知，用电压表测出端电压U，用电压表和电阻箱的并联测出电流I，通过电阻箱阻值的改变得一组关于E、r的方程，则E、r可求，考虑到电压表内阻远大于电源内阻，可以有如下两种电路，如图（1）、（2）.

对图（1），S₁闭合，S₂断开时，电压表示数U₁=E；S₁、S₂都闭合时有，U₁=U₂+得r=.对图（2），S闭合时，调节R得到，E=U₁+r，E=U₂+r  解得E=

（2）测量过程中，由于电阻箱允许的最大电流I_m=1.0 A，则有I_m≥≥  得R≥6 Ω.

答案1：（1）实验电路如图a所示.

图a

（2）阻值最大（或“9”）；6.0.

（3）主要测量步骤：连接电路，闭合开关S₁，断开S₂，读出电压表示数U₁；再闭合开关S₂，调整电阻箱阻值并记录示数R，读出电压表示数U₂.

（4）E=U₁；r=.

答案2：（1）实验电路如图b所示.

图b

（2）阻值最大（或“9”）；6.0.

（3）主要测量步骤：连接电路，闭合开关S，使电压表示数适当时，读出电阻箱阻值R₁和电压表示数U₁；改变电阻箱阻值，读出对应的电阻箱阻值R₂和电压表示数U₂.

（4）E=；r=.