Question

4．某同學(xué)要測量一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻，實驗室除提供開關(guān)S和導(dǎo)線外，有以下器材可供選擇：
電壓表：V（量程3V，內(nèi)阻R_v=10kΩ）
電流表：G（量程3mA，內(nèi)阻R_G=59.7Ω）
電流表：A（量程3A，內(nèi)阻約為0.5Ω）
滑動變阻器：R₁（阻值范圍0～10Ω，額定電流2A）
R₂（阻值范圍0～1000Ω，額定電流1A）
定值電阻：R₃=0.3Ω  
①為了盡量提高測量精度，請你選取以上合適器材，在虛線框中設(shè)計出電路原理圖；
②為了能準(zhǔn)確地進行測量，同時為了操作方便，實驗中應(yīng)選用滑動變阻器R₁（填寫器材的符號）．
③該同學(xué)發(fā)利用上述實驗原理圖測得數(shù)據(jù)，以電流表度數(shù)為橫坐標(biāo)，以電壓表度數(shù)為縱坐標(biāo)繪出了如圖所示的圖線，根據(jù)圖線可求出電源的電動勢E=1.48V，電源的內(nèi)阻r=0.84Ω（計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 ①②根據(jù)干電池的電動勢和滑動變阻器R₁，可估算出電路中電流最小值，從而得出合理的電流表；根據(jù)并聯(lián)電路的特點求解改裝后的電流表對應(yīng)的量程；為方便實驗操作，應(yīng)選最大阻值較小的滑動變阻器；由實驗中的原理及實驗儀器可以選擇合理的電路圖；
③根據(jù)電流表G讀數(shù)與改裝后電流表讀數(shù)的關(guān)系，由閉合電路歐姆定律求出電源的電動勢和內(nèi)阻．

解答 解：①②一節(jié)干電池的電動勢約E=3V，為方便實驗操作，滑動變阻器應(yīng)選R₁，它的阻值范圍是0〜10Ω，
電路中最小電流約為：I_min=$\frac{E}{R}$=$\frac{3}{10}$=0.3A；電流表A的量程是3A，0.3A不到該量程的三分之一，流表量程太大，因此不能用電流表A．
為了擴大電流表的量程，應(yīng)并聯(lián)一個小電阻；故應(yīng)與R₃并聯(lián)；改裝后電流表量程：I=I_g+$\frac{{I}_{g}{R}_{g}}{{R}_{3}}$=0.003+$\frac{3×1{0}^{-3}×100}{0.5}$A=0.603A；
由題意可知，電流表用表頭進行改裝，電壓表并聯(lián)在電源兩端；原理圖如下圖：

③由上可知，改裝后電流表的量程是電流表G量程的200倍，圖象的縱截距b等于電源的電動勢，由圖讀出電源的電動勢為：E=1.48V．
圖線的斜率大小k=r，由數(shù)學(xué)知識知：k=$\frac{1.48-1.06}{2.5×200×1{0}^{-3}}$=0.84，
則電源的內(nèi)阻為：r=k=0.84Ω
故答案為：①電路如圖  
②R₁
（3）1.48　    0.84

點評 測量電源的電動勢和內(nèi)電阻的實驗，采用改裝的方式將表頭改裝為量程較大的電流表，再根據(jù)原實驗的研究方法進行分析研究，注意數(shù)據(jù)處理的方法．這是近年高考新的動向，應(yīng)注意把握．