题目内容
10.电动自行车是一种环保、便利的交通工具,越来越受大众的青睐,为了测定电动车电池组的电动势和内电阻,某同学设计了如图1所示的实验电路,所用实验器材有:A.电池组(电动势约为12V,内阻约为2Ω)
B.电流表(量程为300mA,内阻忽略不计)
C.电阻箱R(0~999.9Ω)
D.定值电阻R0(阻值为10Ω)
E.导线和开关
(1)当闭合开关后,无论怎样调节电阻箱,电流表都没有示数,反复检查确认电路连接完好,该同学利用多用电表,又进行了如下操作:断开电源开关S.将多用电表选择开关置于“×1Ω”挡,调零后,将红、黑表笔分别接在R0两端,读数为10Ω.将多用电表选择开关置于“×10Ω”挡,调零后,将红、黑表笔分别接电阻箱两接线柱,指针位置如图2所示,则所测电阻箱的阻值为70Ω.
用多用电表分别对电源和开关进行检测,发现电源、开关均完好.
由以上操作可知,发生故障的元件是电流表.(填仪器前的符号)
(2)在更换规格相同的元件后重新连接好电路.
(3)改变电阻箱R的阻值,分别测出电路中相应的电流I.
为了保证实验顺利进行且使测量结果更准确些,电阻箱R的取值范围应为B.
A.100Ω~300Ω B.40Ω~100Ω C.15Ω~40Ω
(4)根据实验数据描点,绘出的$\frac{1}{I}$-R图象如图3所示.若直线的斜率为k,在$\frac{1}{I}$坐标轴上的截距为b,则该电池组的电动势E=$\frac{1}{k}$,内阻r=$\frac{b}{k}$-R0(用k、b和R0表示).
分析 (1)欧姆表读数=刻度盘读数×倍率;故障检测时,除电流表其余部分均没有问题,故问题只能出在电流表处;
(3)为减小电流表的读数误差,电流表指针偏转角度应该尽量大于三分之一,即电流范围为:100mA≤I≤300mA,根据欧姆定律,计算出电阻箱电阻值的大致范围即可;
(4)根据闭合电路欧姆定律列式,然后进行公式变形,得到$\frac{1}{I}$与R关系式,在分析讨论.
解答 解:(1)欧姆表表盘读数为7,倍率为“×10”,故为70Ω;
在故障检测时,除电流表其余部分均没有问题,故问题只能出在电流表处;
(3)为减小电流表的读数误差,电流表指针偏转角度应该尽量大于三分之一,即电流范围为:100mA≤I≤300mA,根据欧姆定律,总电阻120Ω≥R总≥40Ω,扣除定值电阻10Ω,即电流表内阻和电源内阻加上电阻箱电阻应该大于等于30Ω而小于等于110Ω,由于电流表内阻不计,故应该选B;
(4)根据闭合电路欧姆定律,有E=I(r+R0+R),则$\frac{1}{I}$=$\frac{1}{E}$R+$\frac{{R}_{0}+r}{E}$,为对比一次函数y=kx+b,R相当于x,$\frac{1}{E}$相当于k,$\frac{1}{I}$相当于y,$\frac{{R}_{0}+r}{E}$相当于b;
联立解得:E=$\frac{1}{k}$,r=$\frac{b}{k}$-R0.
故答案为:(1)70;电流表;(3)B;(4)$\frac{1}{k}$,$\frac{b}{k}$-R0.
点评 本题涉及欧姆表的读数、测定电源电动势和内电阻的实验原理及具体操作,虽然最后的图象处理不是用的伏安法,但都可以用闭合电路欧姆定律列式分析,作出直线图象是关键.
练习册系列答案
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1.
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