Question

3．某中学的物理兴趣小组到实验室测量某电池的电势E和内阻r，发现实验室没有电流表，于是设计了如图甲所示的实物图．已知定值电阻R₀=10Ω，电压表V₂的内阻很大，可视为理想电压表．

（1）在图1的方框中根据实物图作出实验电路图．
（2）实验中，该学习小组的同学移动滑动变阻器的滑片，并读得多组电压表V₁与V₂的U₁和U₂，最后将读得数据标在坐标图上，如图乙所示．请根据图象中各点表示的数据描述出U₂-U₁图线．
（3）由图（2）可求得该电源的电动势E=18.0V，内阻r=16.0Ω．（保留三位有效数字）

Answer 1

分析 （1）分析清楚实物电路图结构，根据实物电路图作出实验电路图．
（2）根据坐标系内描出的点作出图象；由欧姆定律求出图象的函数表达式，然后根据图象与函数表达式求出电源电动势与内电阻．

解答 解：（1）根据图1所示实物电路图作出实验电路图，实验电路图如图所示．

（2）根据图2所示坐标系内描出的点作出图象，图象如图所示；

由图1所示电路图可知，在闭合电路中：
E=U₂+Ir=U₂+$\frac{{U}_{1}}{{R}_{0}}$r，则：${U_2}=E-\frac{U_1}{R_0}r$，
图象与纵轴交点坐标值是电源电动势，由图象可知，
图线与纵轴交点坐标值是18.0，则电源电动势E=18.0V，
图象斜率的绝对值：k=$\frac{r}{{R}_{0}}$=$\frac{△{U}_{2}}{△{U}_{1}}$=$\frac{18-10}{5}$=1.6，
电源内阻：r=kR₀=1.6×10=16.0Ω；
故答案为：（1）电路图如图所示；（2）图象如图所示；18.0；16.0．

点评 本题考查了作实验电路图、作图象、求电源电动势与内阻，应用图象法处理实验数据是常用的方法，要掌握描点法作图的方法，作图时应让尽可能多的点经过直线，不能穿在直线上的点要对称地分布在直线两侧，离直线很远的点对对应的实验数据是错误的，应舍去．