Question

11．某同學(xué)欲測(cè)量某電源的電動(dòng)勢(shì)和電壓表的內(nèi)阻，可供選擇的儀器如下：
A．待測(cè)電源E（電動(dòng)勢(shì)約為3V，內(nèi)阻不計(jì)）
B．待測(cè)電壓表（量程3V，內(nèi)阻約為3KΩ）
C．電流表（量程3A，內(nèi)阻0.1Ω）
D．滑動(dòng)變阻器R₁（最大阻值3KΩ）
E．電阻箱R₂（測(cè)量范圍0--9999Ω）
F．開(kāi)關(guān)S和導(dǎo)線若干
在以上所提供的儀器中，請(qǐng)你選擇適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)一個(gè)能同時(shí)測(cè)量該電源電動(dòng)勢(shì)E和電壓表的內(nèi)阻R_r的實(shí)驗(yàn)電路，要求電路簡(jiǎn)單可行、有較好的精確度并能測(cè)量多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并回答下列問(wèn)題：
（1）在電流表、電阻箱和滑動(dòng)變阻器三個(gè)元件中選擇一個(gè)元件與其它元件組成測(cè)量電路，你認(rèn)為應(yīng)該選擇的元件是E（填寫(xiě)儀器前面序號(hào)）；
（2）在虛線方框內(nèi)畫(huà)出測(cè)量電路的原理圖（標(biāo)出相應(yīng)儀器代號(hào)）；
（3）在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中測(cè)得多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并采用圖象法進(jìn)行處理，下列四個(gè)坐標(biāo)系中，能夠得到圖象是直線的坐標(biāo)系是C（填序號(hào)）
A．縱軸為U，橫軸為I的直角坐標(biāo)系
B．縱軸為U，橫軸為R的直角坐標(biāo)系
C．縱軸為$\frac{1}{U}$，橫軸為R的直角坐標(biāo)系
D．縱軸為$\frac{1}{I}$，橫軸為R的直角坐標(biāo)系
（4）若在（3）問(wèn)中直線的斜率為K，直線在縱軸截距為b，則所測(cè)量物理量的表達(dá)式為E=$\frac{1}$，R_r=$\frac{k}$．

Answer 1

分析 （1）明確實(shí)驗(yàn)原理，根據(jù)給出的實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行分析從而確定應(yīng)選擇的儀器；
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可明確實(shí)驗(yàn)電路的選擇；
（3）根據(jù)閉合電路歐姆定律進(jìn)行分析，從而明確對(duì)應(yīng)的表達(dá)式；
（4）根據(jù)得出的表達(dá)式再結(jié)合圖象的性質(zhì)即可求得電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻．

解答 解：（1）由題意可知，本實(shí)驗(yàn)中測(cè)量電壓表內(nèi)阻和電源的電動(dòng)勢(shì)；故只能選擇電壓表和電流表、電阻箱和滑動(dòng)變阻器三個(gè)元件中的一個(gè)組成電路進(jìn)行測(cè)量，由于電源電動(dòng)勢(shì)只有1.5V，電流較小，故3A的電流表無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量；而滑動(dòng)變阻器無(wú)法讀數(shù)，因此只能選擇電阻箱與電壓表組合來(lái)進(jìn)行測(cè)量；
（2）為了測(cè)量電壓表內(nèi)阻，因電源電動(dòng)勢(shì)不計(jì)，所以應(yīng)將電壓表視為電源的內(nèi)電阻進(jìn)行分析，故只能將電壓表和電阻箱串聯(lián)接入電路，故電路圖如圖所示；
（3）根據(jù)閉合電路歐姆定律可知：
U=$\frac{E}{R_{V}+R_{2}}$R_V
變形可得：
$\frac{1}{U}$=$\frac{1}{E}$+$\frac{R_{2}}{ER_{V}}$
則可知應(yīng)建立縱軸為$\frac{1}{U}$，橫軸為R的直角坐標(biāo)系；故選C；
（4）則根據(jù)幾何關(guān)系可知，$\frac{1}{E}$=b
解得：E=$\frac{1}$
$\frac{1}{ER_{V}}$=k
解得：R_V=$\frac{k}$
故答案為：（1）E；（2）如圖所示；（3）C；（4）$\frac{1}$；$\frac{k}$

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)，要注意認(rèn)真審題，明確電源內(nèi)阻不計(jì)，故可以將電壓表內(nèi)阻等效為電源內(nèi)阻進(jìn)行分析，同時(shí)一定注意掌握?qǐng)D象的應(yīng)用規(guī)律．