Question

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=

 

（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

 

（填“最大值”、“最小值”或“任意值”），实验过程中，将电阻箱调至如图乙所示位置，则此时电阻箱接入电路的阻值为

 

Ω；
（3）该同学根据实验采集到的数据作出如图丙所示的

1

I

-R图象，则由图象可求得，该电源的电动势E=

 

V，内阻r=

 

Ω．（结果均保留两位有效数字）

Answer 1

分析：（1）由图可知实验中采用了电流表及是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；根据电阻箱的读数原理进行读数；
（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；
由图乙所示电阻箱可知，电阻箱的示数为：0×1000Ω+0×100Ω+2×10Ω+1×1Ω=21Ω；
（3）在闭合电路中，E=I（R+r），则

1

I

=

1

E

R+

r

E

，则

1

I

-R图象的截距：b=

r

E

，图象斜率：k=

1

E

，
由图象可知：b=0.4，k=

△ 1 I

△R

=

4-1

22-4

=

1

6

，即：

r

E

=0.4，

1

E

=

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；21；（3）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．