Question

16．在做“測量電源電動勢和內(nèi)阻”實驗時，可供使用的實驗器材如下：
A．待測電池（內(nèi)阻較�。�                B．電壓表V（量程0-3V，內(nèi)阻3kΩ）
C．變阻箱（0-99.9Ω）                  D．定值電阻R₀（阻值2.0Ω）
E．開關(guān)與導(dǎo)線若干

（1）根據(jù)上述器材，某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計出了如圖所示的兩種測量電路．為了提高測量準確度，應(yīng)選擇a電路圖（用代號表示）．
（2）根據(jù)所設(shè)計的電路圖，閉合開關(guān)K，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，讀出電壓表相對應(yīng)的示數(shù)，得到表中所示的數(shù)據(jù)．其中第4組數(shù)據(jù)的變阻箱和電壓表示數(shù)如圖c和如圖d所示，請讀出并填在表中．

	1	2	3	4	5	6
R/Ω	40.0	20.0	12.0		6.0	5.0
U/V	1.89	1.78	1.66		1.43	1.35

（3）為了比較準確地得出實驗結(jié)果，該研究小組準備用圖象來處理實驗數(shù)據(jù)，圖象的縱坐標表示電壓表的讀數(shù)U，為了能使圖象為一條直線，則該研究小組應(yīng)用$\frac{U}{R}$來表示橫坐標，根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)在圖e提供的圖象中作圖，可以利用圖象求出E=2.0V，r=0.4Ω．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗原理可明確電路圖連接方法；
（2）根據(jù)電阻箱的讀數(shù)方法可明確電阻箱的讀數(shù)；根據(jù)電壓表量程可確定電壓表的讀數(shù)；
（3）測電源電動勢與內(nèi)阻實驗中，應(yīng)用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)時，縱坐標軸表示路端電壓，橫軸表示電路電流；根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)，由歐姆定律可以求出對應(yīng)的電流；
根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，應(yīng)用描點法作圖，作出U-I圖象；電源的U-I圖象與縱軸的交點是電源的電動勢，圖象斜率的絕對值等于電源內(nèi)阻與保護電阻之和．

解答 解：（1）由于內(nèi)電阻較小，故為了減小誤差，故采用定值電阻與電源串聯(lián)的方式，增大電源的等效電阻，再利用相對電源的電流表外接法進行測量；故電路圖為a；
（2）根據(jù)電阻箱的讀數(shù)方法可知，電阻箱讀數(shù)為：8.0Ω； 電壓表量程為3V，最小分度為0.1V；則讀數(shù)為1.55V；
（3）測電源電動勢與內(nèi)阻實驗中，應(yīng)用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)時，縱軸表示路端電壓，
橫軸表示電路電流I=$\frac{U}{R}$，根據(jù)實驗所測量的量，橫軸應(yīng)該是：電壓U與電阻R的比值$\frac{U}{R}$（或電流I）；
根據(jù)坐標系內(nèi)描出的點作出圖象如圖所示：

圖象與電壓軸的交點表電源的電動勢，由圖象可知，電源電動勢：E=2.0V；
圖象斜率絕對值等于電源內(nèi)阻與保護電阻阻值之和，則k=r+R₀=$\frac{E-U}{I}$=$\frac{2-1.4}{0.25}$Ω=2.4Ω，
電源的內(nèi)阻r=k-R₀=2.4Ω-2.0Ω=0.4Ω；
故答案為：（1）a；（2）8.0，1.55；（3）$\frac{U}{R}$，2.0V，0.4Ω．

點評 本題考查測量電動勢和內(nèi)電阻的實驗；要明確定值電阻串入電路一方向保護電源，同時擴大電源的內(nèi)阻．同時注意電源的路端電壓與電流圖象與電流的交點不一定是短路電流，故應(yīng)注意分析電壓軸是否是從零開始的．