Question

为了测定某电池的电动势(约10～11 V)和内阻(小于2 Ω),需要把一个量程为5 V的直流电压表接一固定电阻(用电阻箱代替),改装为量程为15 V的电压表,然后用伏安法测电源的电动势和内电阻,以下是该实验的操作过程:

(1)把电压表量程扩大,实验电路如图(甲)所示,请完成第五步的填空.

第一步:把滑动变阻器滑动片移至最右端;

第二步:把电阻箱阻值调到零;

第三步:闭合开关S;

第四步:把滑动变阻器滑动片调到适当位置,使电压表读数为4.5 V;

第五步:把电阻箱阻值调到适当值,(电阻箱的电阻变化过程中,A、P间的电压可视为不变)使电压表读数为　　　　 V; 

第六步:不再改变电阻箱阻值,保持电压表和电阻箱串联,撤去其他线路,即得量程为15 V的电压表

(2)上述实验可供选择的器材有:

A.某电池(电动势约10～11 V,内阻小于2 Ω)

B.电压表(量程为5 V,内阻约5 kΩ)

C.电阻箱(阻值范围0～9 999 Ω)

D.电阻箱(阻值范围0～99 999 Ω)

E.滑动变阻器(阻值为0～20 Ω,额定电流2 A)

F.滑动变阻器(阻值为0～20 kΩ,,额定电流0.2 A)

电阻箱应选　　　　,滑动变阻器应选　　　　(填选项前的字母) 

(3)用该扩大了量程的电压表(电压表的表盘没变),测电源电动势E和内电阻r,实验电路如图(乙)所示,得到多组电压表读数U和电流表读数I,并作出UI图线如图(丙)所示,可知电池的电动势为　　　　 V,内电阻为　　　 Ω.(所有结果保留3位有效数字). 

Answer 1

解析:(1)由于电压表量程由5 V扩大为15 V,因此电压表的示数应为电阻箱电压的一半,当P、A间电压为4.5 V时,通过调整电阻箱使电压表示数为1.5 V.

(2)由于电压表内阻约为5 kΩ,电阻箱电阻应不小于10 kΩ,故电阻箱应选D.图(甲)中滑动变阻器为分压式连接,而电源电动势为10～11 V,因此滑动变阻器选用E即可,既能方便操作又可确保仪器安全.

(3)由UI图像可得电压表的“最大”示数为3.5 V,则对应电池的电动势为10.5 V,电源内阻r= Ω=1.71 Ω.

答案:(1)1.50　(2)D　E　(3)10.5　1.71