题目内容

为了测量某高内阻电源的电动势E和内阻r(电动势约5V、内阻约500Ω),现提供下列器材:
A.待测电源                    B.电压表V(0-3V,内阻约几千欧)
C.电流表A(10mA,RA=10Ω)    D.电阻箱R0(0-9999.9Ω)
E.滑动变阻器R1(0-20Ω)      F.滑动变阻器R2(0-1000Ω)
G.开关及导线                 H.干电池若干节(内阻很小)
(1)实验中需要将电压表改装.首先测定其内阻,某同学采用图甲所示的电路,电源为干电池组.开关S闭合前,电阻箱R0的阻值应该调到
 
(选填“零”或“最大”).闭合开关,调节电阻箱,当电压表指针满偏时,阻值为R01=2950Ω;当电压表指针半偏时,阻值为R02=8900Ω.则电压表内阻RV=
 
Ω.
(2)采用图乙所示的电路测量电源电动势和内阻.电阻箱R0与电压表串联构成量程为6V的电压表,则R0=
 
Ω;滑动变阻器应选
 
(选填“R1”或“R2”).
(3)根据实验测得数据,作出电源路端电压U随电流I变化的图象如图丙所示,由图象可知E=
 
V,r=
 
Ω.
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分析:(1)根据闭合电路定律,抓住电源的外电压不变,求出电压表的内阻.
(2)电压表改装串联电阻起分压作用,根据串并联电路的特点,根据欧姆定律求出R0的值.从减小测量误差的角度选择滑动变阻器.
(3)在U-I图线中,纵轴截距表示电动势,图线斜率的绝对值表示内阻.
解答:解:(1)开关S闭合前,电阻箱R0的阻值应该调到最大.
根据欧姆定律得,当满偏时有U=IM(R01+RV),
当半偏时有:U=
Im
2
(R02+RV)

则R01+RV=
1
2
(R02+RV)
,
解得RV=3000Ω.
(2)将电压表改装成量程为6V的电压表,根据欧姆定律得,R0=
U
Im
-RV
,Im=
U′
RV
.U=6V,U′=3V,
代入计算,解得R0=3000Ω.
因为电源的内阻大约在500Ω,为了减小测量的误差,使得电压表和电流表示数变化明显一些,滑动变阻器选择R2.
(3)纵轴截距表示电动势,所以E=5.0V,图线斜率的绝对值为内电阻,则r=
5-1
8×10-3
=500Ω
.而电源的内阻需减去电流表的内阻,为490Ω.
故答案为:(1)最大,3000    (2)3000  R2  (3)5.0,490
点评:解决本题的关键掌握电表的改装,以及测量电压电动势和内阻的原理,会运用图象法求电动势和内电阻.
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