Question

16．在做“测量电源电动势和内阻”实验时，可供使用的实验器材如下：
A．待测电池（内阻较小）                B．电压表V（量程0-3V，内阻3kΩ）
C．变阻箱（0-99.9Ω）                  D．定值电阻R₀（阻值2.0Ω）
E．开关与导线若干

（1）根据上述器材，某研究性学习小组设计出了如图所示的两种测量电路．为了提高测量准确度，应选择a电路图（用代号表示）．
（2）根据所设计的电路图，闭合开关K，调节电阻箱的阻值，读出电压表相对应的示数，得到表中所示的数据．其中第4组数据的变阻箱和电压表示数如图c和如图d所示，请读出并填在表中．

	1	2	3	4	5	6
R/Ω	40.0	20.0	12.0		6.0	5.0
U/V	1.89	1.78	1.66		1.43	1.35

（3）为了比较准确地得出实验结果，该研究小组准备用图象来处理实验数据，图象的纵坐标表示电压表的读数U，为了能使图象为一条直线，则该研究小组应用$\frac{U}{R}$来表示横坐标，根据表中实验数据在图e提供的图象中作图，可以利用图象求出E=2.0V，r=0.4Ω．

Answer 1

分析 （1）根据实验原理可明确电路图连接方法；
（2）根据电阻箱的读数方法可明确电阻箱的读数；根据电压表量程可确定电压表的读数；
（3）测电源电动势与内阻实验中，应用图象法处理实验数据时，纵坐标轴表示路端电压，横轴表示电路电流；根据表中实验数据，由欧姆定律可以求出对应的电流；
根据实验数据，应用描点法作图，作出U-I图象；电源的U-I图象与纵轴的交点是电源的电动势，图象斜率的绝对值等于电源内阻与保护电阻之和．

解答 解：（1）由于内电阻较小，故为了减小误差，故采用定值电阻与电源串联的方式，增大电源的等效电阻，再利用相对电源的电流表外接法进行测量；故电路图为a；
（2）根据电阻箱的读数方法可知，电阻箱读数为：8.0Ω； 电压表量程为3V，最小分度为0.1V；则读数为1.55V；
（3）测电源电动势与内阻实验中，应用图象法处理实验数据时，纵轴表示路端电压，
横轴表示电路电流I=$\frac{U}{R}$，根据实验所测量的量，横轴应该是：电压U与电阻R的比值$\frac{U}{R}$（或电流I）；
根据坐标系内描出的点作出图象如图所示：

图象与电压轴的交点表电源的电动势，由图象可知，电源电动势：E=2.0V；
图象斜率绝对值等于电源内阻与保护电阻阻值之和，则k=r+R₀=$\frac{E-U}{I}$=$\frac{2-1.4}{0.25}$Ω=2.4Ω，
电源的内阻r=k-R₀=2.4Ω-2.0Ω=0.4Ω；
故答案为：（1）a；（2）8.0，1.55；（3）$\frac{U}{R}$，2.0V，0.4Ω．

点评 本题考查测量电动势和内电阻的实验；要明确定值电阻串入电路一方向保护电源，同时扩大电源的内阻．同时注意电源的路端电压与电流图象与电流的交点不一定是短路电流，故应注意分析电压轴是否是从零开始的．