题目内容

5.某同学要测定一电源的电动势E和内电阻r,实验器材有:一只DIS电流传感器(可视为理想电流表,测得的电流用I表示),一只电阻箱(阻值用R表示),一只开关和导线若干,该同学设计了如图1所示的电路进行实验和采集数据.
(1)该同学设计实验的原理表达式是E=I(R+r)(用r、I、R表示);
(2)该同学在闭合开关之前,应先将电阻箱调到最大值(填“最大值”、“最小值”或“任意值”);
(3)该同学根据实验采集到的数据作出如图2所示的图象,由图可知,图象纵坐标为$\frac{1}{I}$(填I-A或$\frac{I}{I}$-A-3),电源的电动势E=6.0V,内阻r=2.4Ω(结果均保留两位有效数字)

分析 (1)由图可知实验中采用了电流表及电阻箱测电动势和内电阻,故应采用电流及电阻表达闭合电路欧姆定律;
(2)电学实验中为了安全,在开始实验时滑动变阻器应从最大值逐渐调小;
(3)由闭合电路欧姆定律可得出I与R的表达式,根据图象的性质可得出电动势和内电阻.

解答 解:(1)由图可知,本实验采用的是电流表与电阻箱测定电动势,在闭合电路中,电动势:E=I(R+r);
(2)为了保证电路安全,闭合开关前电阻箱接入电路的阻值应为电阻箱的最大阻值;
(3)在闭合电路中,E=I(R+r),则$\frac{1}{I}$=$\frac{1}{E}$R+$\frac{r}{E}$,$\frac{1}{I}$与R是一次函数关系,应作出$\frac{1}{I}$-R图象,
$\frac{1}{I}$-R图象的截距:b=$\frac{r}{E}$,图象斜率:k=$\frac{1}{E}$,
由图象可知:b=0.4,k=$\frac{△\frac{1}{I}}{△R}$=$\frac{4-1}{22-4}$=$\frac{1}{6}$,即:$\frac{r}{E}$=0.4,$\frac{1}{E}$=$\frac{1}{6}$,
解得,电动势E=6.0V,电源内阻r=2.4Ω;
故答案为:(1)I(R+r);(2)最大值;(3)$\frac{1}{I}$;6.0;2.4.

点评 本题采用安阻法测电源的电动势,本方法的关键在于能列出电流与滑动变阻器的关系,再结合图象求出电动势和内电阻.

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