题目内容

11.实验室为某实验兴趣小组的学生提供的实验器材有:
A.电压表V(0-15V,内阻约为3kΩ)         
B.电流表G(0-3mA,内电阻r1=20Ω)
C.电流表A(0-0.6A,内电阻r2=2Ω)         
D.滑动变阻器RA(调节范围0-10Ω)
E.滑动变阻器RB(调节范围0-100Ω)         
F.定值电阻R1=100Ω
G.定值电阻R2=500Ω                                 
H.定值电阻R3=1.5kΩ
I.电动势约为1.5V的待测干电池一节         
J.导线和开关
请利用以上的实验器材设计一电路,完成对待测干电池的电动势和内阻的测定.
(1)为了完成本实验,请你选出所选择的实验器材BCDGIJ(填器材前的序号),利用所选择的实验器材设计电路,将电路画在虚线框内;
(2)为了测出电源的电动势和内阻,需要测量的物理量有电流表G的示数I1,电流表A的示数I2(并说明各物理量物理意义),并用上述物理量和已知量写出电源的电动势E=$\frac{({R}_{1}+{r}_{1})[{I}_{1}(I{'}_{1}+I{'}_{2})-I{'}_{1}({I}_{1}+{I}_{2})]}{I{′}_{1}+I{'}_{2}-{I}_{1}-{I}_{2}}$,电源的内阻r=$\frac{(I{'}_{1}-{I}_{1})({R}_{2}+r)}{({I}_{1}+{I}_{2})-(I{'}_{1}+I{'}_{2})}$.

分析 (1)明确实验原理,同时明确给出的各仪表,从而明确应选择的仪器以及实验电路接法;
(2)根据闭合电路欧姆定律进行列式,联立方程即可求得电动势和内电阻.

解答 解:(1)由于电压表的量程比待测电源的电动势大得多,因此电压表不能使用,为了完成电压的测定,应把电流表G改装成1.5V的电压表使用,改装后电压表的总电阻为R=$\frac{U}{I}$=$\frac{1.5}{0.003}$=500Ω,故应串联的定值电阻应选定值电阻R2=500Ω;滑动变阻器应选择最大电阻为10Ω的滑动变阻器RA,故实验器材应选用BCDGIJ;电路图如图所示;
(2)若某次测量中电流表G的示数为I1,电流表A的示数为I2,根据闭合电路欧姆定律可知,E=(I1+I2)r+I1(R2+r1);改变滑动变阻器滑片位置后,电流表G的示数为I1',电流表A的示数为I'2,则有:E=(I'1+I'2)r+I1'(R2+r1);联立解得:E=$\frac{({R}_{1}+{r}_{1})[{I}_{1}(I{'}_{1}+I{'}_{2})-I{'}_{1}({I}_{1}+{I}_{2})]}{I{′}_{1}+I{'}_{2}-{I}_{1}-{I}_{2}}$;
r=$\frac{(I{'}_{1}-{I}_{1})({R}_{2}+r)}{({I}_{1}+{I}_{2})-(I{'}_{1}+I{'}_{2})}$
故答案为:(1)BCDGIJ;如图所示;(2)$\frac{({R}_{1}+{r}_{1})[{I}_{1}(I{'}_{1}+I{'}_{2})-I{'}_{1}({I}_{1}+{I}_{2})]}{I{′}_{1}+I{'}_{2}-{I}_{1}-{I}_{2}}$;$\frac{(I{'}_{1}-{I}_{1})({R}_{2}+r)}{({I}_{1}+{I}_{2})-(I{'}_{1}+I{'}_{2})}$

点评 本题考查测量电动势和内电阻的实验,要注意明确实验原理,同时知道电表的选择原则以及电压表改装原理,同时注意利用方程法求解电动势和内电阻的方法,并且求解时一定要细心.

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