题目内容

12.一节普通干电池,电动势大约为1.5V,内电阻约为0.5Ω.某实验小组的同学们为了比较准确地测出该电池的电动势和内电阻,他们在老师的支持下拿到了以下器材:
A.电压表V(15V,内阻RV约为5kΩ)
B.电流表G(量程3.0mA,内阻Rg=10Ω)
C.电流表A(量程0.6A,内阻RA=0.50Ω)
D.滑动变阻器R1(0~10Ω,10A)
E.滑动变阻器R2(0~100Ω,1A)
F.定值电阻器R3=590Ω
G.定值电阻器R4=990Ω
H.开关S和导线若干
(1)为了尽可能准确地进行测量,某同学设计了如图所示的电路.图中a、b、c、d处应选用的器材分别是D、B、C、G.(填写器材序号)
(2)闭合开关后,该同学先后测得b和c两表的读数各两组,记为(b1,c1)和(b2,c2),请用所给数据和题中器材符号,写出计算电池内阻的表达式为$\frac{({b}_{1}-{b}_{2})({R}_{g}^{\;}+{R}_{3})}{{C}_{2}-{c}_{1}}-{R}_{A}$.

分析 将电流表G串联一个电阻,可以改装成较大量程的电压表.因为电源的内阻较小,所以应该采用较小最大值的滑动变阻器,有利于数据的测量和误差的减小.
根据欧姆定律和串联的知识求出I1和电源两端电压U的关系,根据图象与纵轴的交点求出电动势,由与横轴的交点可得出路端电压为某一值时电流,则可求得内阻.

解答 解:(1)电源电动势约为1.5V,电压表量程为15V,如果用该电压表测电压,电压表指针偏转角度很小,甚至几乎不偏转,测量误差太大,不能用该电压表进行实验,题中给出了两个电流表,将电流表G与电阻箱串联改装成电压表,改装后电压表量程为3V可以满足实验要求,
电压表测路端电压,电流表测电路电流,所以图中a、b、c、d处应选用的器材分别是电压表滑动变阻器R1、电流表G、电流表C及定值电阻器R3=990Ω.即选:D、B、C、G;
(2)由闭合电路欧姆定律可知:
E=b1(Rg+RA)+c1r;
E=b2(Rg+RA)+c2r
联立解得:r=$\frac{({b}_{1}-{b}_{2})({R}_{g}^{\;}+{R}_{3})}{{C}_{2}-{c}_{1}}-{R}_{A}$
故答案为:(1)D、B、C、G  (2)$\frac{({b}_{1}-{b}_{2})({R}_{g}^{\;}+{R}_{3})}{{C}_{2}-{c}_{1}}-{R}_{A}$

点评 本题为测量电源的电动势和内电阻的实验的变形,注意由于没有电压表,本实验中采用改装的方式将表头改装为电压表,再根据原实验的研究方法进行分析研究.在测量电源电动势和内阻时,要注意根据画出的U-I图象分析出电动势及内阻.

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