Question

17．已知太阳能电池组的电动势约为0.8V，短路电流约为40mA，为了精确地测出它的电动势和内电阻，可供选择的仪器有：
（A）电流表：量程0.6A，内阻为R_A=0.150Ω
（B）电流表：量程20mA，内阻为R_B=40.0Ω
（C）电压表：量程5.0V，内阻为R_V=5.20kΩ
（D）电阻箱：电阻99.9Ω，允许通过的最大电流0.15A
（E）滑动变阻器：电阻20Ω，允许通过的最大电流1.5A
（F）滑动变阻器：电阻200Ω，允许通过的最大电流0.5A以及开关和导线若干．
（1）请从上述仪器中选择必要的仪器，有BD（用仪器前的字母表示）．
（2）在虚线框内画出电路图．
（3）说明要测量的物理量选择电阻箱的阻值为R₁时，测得电流I₁，选择电阻箱的阻值为R₂时，测得电流为I₂，并给出计算电动势和内电阻的公式E=$\frac{{I}_{1}{I}_{2}（{R}_{1}-{R}_{2}）}{{I}_{2}-{I}_{1}}$，r=$\frac{{I}_{1}{R}_{1}-{I}_{2}{R}_{2}}{{I}_{2}-{I}_{1}}-{R}_{A}$．

Answer 1

分析 根据电池组的最大电流，即可选出电流表；由于电压表的量程为5V，而太阳能电池组的电动势仅仅0.8V，所以电压表不可选，应改用电阻箱，使用阻安法来测量电池组的电势能和内电阻．
测量出两组数据，写出闭合电路的欧姆定律的表达式，即可求解电源的电动势和内电阻．

解答 解：（1）根据电池组的最大电流为40mA，所以电流表要使用量程为20mA的电流表B，
由于电压表的量程为5V，而太阳能电池组的电动势仅仅0.8V，所以电压表不可选，改用电阻箱D．
（2）使用阻安法来测量电池组的电势能和内电阻，故电路原理图如图：
（3）使用阻安法来测量电动势和内电阻，需要至少测量两组数据，R₁、R₂为电阻箱的读数，I₁、I₂为电流表的读数，R_A为电流表内阻．
根据闭合电路的欧姆定律得：E=I₁（R_A+R₁+r）…①
E=I₂（R_A+R₂+r）…②
联立①②解得：E=$\frac{{{I_1}{I_2}（{R_1}-{R_2}）}}{{{I_2}-{I_1}}}$，r=$\frac{{{I_1}{R_1}-{I_2}{R_2}}}{{{I_2}-{I_1}}}-{R_A}$．
故答案为：（1）BD；（2）如图所示；
（3）选择电阻箱的阻值为R₁时，测得电流I₁，选择电阻箱的阻值为R₂时，测得电流为I₂；E=$\frac{{{I_1}{I_2}（{R_1}-{R_2}）}}{{{I_2}-{I_1}}}$r=$\frac{{{I_1}{R_1}-{I_2}{R_2}}}{{{I_2}-{I_1}}}-{R_A}$

点评 本题考查测量电动势和内阻实验的探究性实验，要注意正确分析题目中给出的实验仪器，找出最佳组合，才能更好地完成实验．