题目内容

10．在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中，备有下列器材：
A．待测干电池（电动势约为1.5V，内电阻小于1.0Ω ）
B．电流表A1（量程0～3mA，内阻Rg1=10Ω）
C．电流表A2（量程0～0.6A，内阻Rg2=0.1Ω）
D．滑动变阻器R1（0～20Ω，10A）
E．滑动变阻器R2（0～200Ω，l A）
F．定值电阻R0（990Ω）
G．开关和导线若干
（1）某同学发现上述器材中虽然没有电压表，但给出了两个电流表，于是他设计了如图甲所示的（a）、（b）两个参考实验电路，其中合理的是b图所示的电路；在该电路中，为了操作方便且能准确地进行测量，滑动变阻器应选D（填写器材前的字母代号）．

（2）图乙为该同学根据（1）中选出的合理的实验电路，利用测出的数据绘出的I1-I2图线（I1为电流表A1的示数，I2为电流表A2的示数，且I2的数值远大于I1的数值），则由图线可求得待测电池的电动势E=1.46V，内电阻r=0.84Ω．（结果保留两位小数）
（3）若将图线的纵坐标改为I1（R0+Rg1），则图线与纵坐标轴的交点的物理含义即为电动势的大小．

分析 （1）本题中没有给出电压表，因此需要用已知内阻的电流表改装，改装时，应该改装量程小的那个；
（2）根据闭合电路欧姆定律写出两坐标所代表物理量的函数关系式，明确斜率、截距的含义即可正确解答；
（3）在路端电压U和干路电流I图象中，图线与纵坐标轴的交点的物理含义即为电动势的大小，由此可正确得出结果．

解答 解：（1）没有电压表，可以将电流表串联一个电阻，可以改装成电压表，根据欧姆定律若将电流表与定值电阻串联有U=I1R0=0.003×（500+10）=1.53V，与电源电动势接近，故应将电流表A1与定值电阻串联使用，故合理的是b图；电源电动势约为1.5V，内阻约为1欧姆，为方便实验操作，滑动变阻器应选D．
（2）由电路图可知，在闭合电路中，电源电动势：E=I1（R0+Rg1）+I2r，则：I1=$\frac{E}{{R}_{0}+{R}_{g1}}$-$\frac{r}{{R}_{0}+{R}_{g1}}$I2，由图象可知，图象的截距：b=1.46×10-3=$\frac{E}{{R}_{A1}+{R}_{3}}$=$\frac{E}{20+980}$=$\frac{E}{1000}$，
则电源电动势为：E=1.46V；
图象斜率：k=$\frac{r}{{R}_{A1}+{R}_{3}}$=$\frac{r}{1000}$=$\frac{△{I}_{1}}{△{I}_{2}}$=$\frac{1.46×1{0}^{-3}-1.0×1{0}^{-3}}{0.55}$≈0.84，
电源内阻为：r=0.84Ω；
（3）由闭合电路欧姆定律E=U+Ir可知，在U-I图线中，图线与纵坐标轴的交点的物理含义即为电动势的大小，故当图线的纵坐标改为I1（R0+Rg1）时，图线与纵坐标轴的交点的物理含义即为电动势的大小．
故答案为：（1）b，D；（2）1.46，0.84；（3）I1（R0+Rg1

点评 本题考查测量电动势和内电阻实验；在应用图象法处理实验数据求电源电动势与内阻时，要根据实验电路与实验原理求出图象的函数表达式，然后求出电源电动势与内阻．

练习册系列答案
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18．弹簧振子做机械振动，若从平衡位置O开始计时，经过0.3s时，振子第一次经过P点，又经过了0.2s，振子第二次经过P点，则该振子第三次经过P点是所需的时间为（　　）
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5．在暗室中用如图1所示的装置做“测定重力加速度”的实验．

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②用频闪仪发出的白闪光将水滴流照亮，由大到小逐渐调节频闪仪的频率直到第一次看到一串仿佛固定不动的水滴．
③用竖直放置的米尺测得各个水滴所对应的刻度．
④采集数据进行处理
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