Question

3．某实验小组想通过实验测定一节干电池的电动势和内阻，实验室提供的实验器材如下：
A．待测的干电池（电动势约为1.5V，内电阻约为4Ω）
B．直流电流表A₁（0～0.6A，内阻约为0.5Ω）
C．直流电流表A₂（0～3A，内阻约为0.1Ω）
D．电压表V₁（0～2V，内阻约为2000Ω）
E．电压表V₂（0～6V，内阻约为6000Ω）
F．滑动变阻器R₁（最大电阻20Ω，额定电流2A）
G．滑动变阻器R₂（最大电阻200Ω，额定电流1A）
H．电阻箱R₃（最大电阻99.9Ω，额定电流1A）
I．开关，导线若干

（1）若用伏安法测电源的电动势和内阻，要求测量有尽可能高的精确度且便于调节，应选择的电流表是B，电压表是D，滑动变阻器是F（填代号）
（2）请将图甲中实物连接成实验电路
（3）若用伏安法测电源电动势和内阻时，电流表出了故障，实验小组如想方便且能较准确地进行测量，需将实验进行改进，只需去掉电流表，将上述器材中的F换成H即可（填写器材前面的字母）
（4）实验小组在改进后的实验中得到了多组路端电压和外电阻的数据，对所得数据进行处理后，在坐标纸上作出了如图乙所示图线，由图线得出：干电池的电动势E=1.4V，内阻r=3.3Ω（结果保留两位有效数字）

Answer 1

分析 （1）实验中要能保证安全和准确性，根据干电池的电动势可选出电压表；根据已知电压值和电阻粗估电流值，则可以得出电流表；根据实验安全要求可以选择滑动变阻器；
（2）本实验应采用电阻箱和电压表联合测量，由实验原理可得出电路原理图；
（3）由原理利用闭合电路欧姆定律可得出表达式，由数学关系可得出电动势和内电阻．

解答 解：（1）由题意可知，电源电动势为1.5V，则电压表应选D；电路中电流较小，最大电流只能为0.4A；故电流表只能选择B；
为了有效控制电路，电路中本身电流较小，故选择总阻较小的滑动变阻器即可；故滑动变阻器选择F；
（2）由题意可知，本题中选用最基本的伏安法，由于电流表内阻接过电源内阻，故电流表选择相对于电源的外接法；
实物图如图所示：

（3）由题意可知，本题中要去掉电流表，只能伏用伏阻法；故应将滑动变阻器换成电阻箱H；
（4）由闭合电路欧姆定律可知，U=$\frac{E}{R+r}$，变形得：$\frac{1}{R}$=$\frac{E}{r}$×$\frac{1}{U}$-$\frac{1}{r}$，
由图象图象的截距表示内电阻的倒数，故r=$\frac{10}{3}$=3.3Ω；
斜率等于k=$\frac{E}{r}$=$\frac{0-（-0.3）}{0.7}$=$\frac{3}{7}$，
解得：E=1.4 V
故答案为：（1）B，D，F；（2）如图所示；（3）F，H；（4）1.4，3.3．

点评 本题为设计性实验，在解题时应注意明确实验的原理；并且要由实验原理结合闭合电路欧姆定律得出表达式，会由图象得出电动势和内电阻．