Question

2．實(shí)驗(yàn)室中有下列器材：量程3V的電壓表V（內(nèi)阻較大）、滑動(dòng)變阻器R′、固定電阻R₁=4Ω、開關(guān)S、導(dǎo)線若干．欲測(cè)量某一電源的電動(dòng)勢(shì)E及內(nèi)阻r（E約為4.5V，r約為1.5Ω）
（1）請(qǐng)從電阻箱R，量程0.5A的電流表A中，選出一個(gè)器材，設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)量方案（畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖即可）．
（2）用圖象法處理由你設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)時(shí)，要使圖線是直線如何建立坐標(biāo)軸？如何進(jìn)一步由圖象求得待測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r？

Answer 1

分析 （1）分析電路中的電流，從而選擇出合適的器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，本題中電流表量程過小，故只能使用電壓表與電阻箱進(jìn)行測(cè)量，為保護(hù)電源應(yīng)將保護(hù)電阻直接與電源串聯(lián)才行，從而可選出正確的電路圖；
（2）根據(jù)閉合電路歐姆定律寫出有關(guān)電動(dòng)勢(shì)與電壓的關(guān)系，然后整理出有關(guān)電源與電阻之間的一次函數(shù)表達(dá)式，即可求解．

解答 解：（1）電源電動(dòng)勢(shì)為4.5V，內(nèi)阻約為1.5Ω，保護(hù)電阻為4Ω，則電路中電流最大約為：I=$\frac{4.5}{5.5}$=0.8A，大于了0.5A，故應(yīng)采用伏電阻箱進(jìn)行測(cè)量； 電路圖如圖所示；
（2）根據(jù)閉合電路歐姆定律應(yīng)有：E=U+$\frac{U}{R}$（r+R₁），整理可得$\frac{1}{U}$=$\frac{{R}_{1}+r}{E}•\frac{1}{R}$+$\frac{1}{E}$
根據(jù)數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系可知，$\frac{1}{U}$-$\frac{1}{R}$圖象是一條傾斜直線，故應(yīng)作出$\frac{1}{U}$-$\frac{1}{R}$圖象進(jìn)行分析；由圖象求出對(duì)應(yīng)的斜率和截距即可求解電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻．
故答案為：（1）如圖所示； （2）作出$\frac{1}{U}$-$\frac{1}{R}$圖象進(jìn)行分析；由圖象求出對(duì)應(yīng)的斜率和截距即可求解電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻．

點(diǎn)評(píng) 本題考查測(cè)量電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)，要注意明確實(shí)驗(yàn)中常用的方法有：伏安法、伏阻法和安阻法，要能根據(jù)題目要求正確選擇對(duì)應(yīng)的接法，同時(shí)本題還應(yīng)注意為了防止短路和保護(hù)電源，應(yīng)串接保護(hù)電阻R₁，同時(shí)在分析數(shù)據(jù)時(shí)可以當(dāng)作等效內(nèi)阻進(jìn)行處理．