Question

8．欲測量靈敏電流計G的內(nèi)阻r_g和一個電源的電動勢E內(nèi)阻r．要求：測量盡量準確、能測多組數(shù)據(jù)且滑動變阻器調(diào)節(jié)方便，電表最大讀數(shù)不得小于量程的$\frac{1}{3}$．待測元件及提供的其他實驗器材有：
A、待測電源E：電動勢約1.5V，內(nèi)阻在0.4-0.7Ω間
B、待測靈敏電流計G：量程500μA，內(nèi)阻在150～250Ω間
C、電流表A：量程2A，內(nèi)阻約0.1Ω
D、電壓表V：量程300mV，內(nèi)阻約500Ω
E、定值電阻R₀：R₀=300Ω；
F、滑動變阻器R₁：最大阻值10Ω，額定電流1A
G、電阻箱R₂：0～9999Ω
H、開關(guān)S一個，導線若干
（1）小亮先利用伏安法測量靈敏電流計G的內(nèi)阻r_g．
①圖甲是小亮設計的實驗電路圖，其中虛線框中的元件是E；（填元件序號字母）
②說明實驗所要測量的物理量電壓表讀數(shù)U和電流表讀數(shù)I；
③寫出靈敏電流計G內(nèi)阻的計算表達式r_g=$\frac{U}{I}$-R₀．
（2）測出r_g=200Ω后，小聰把靈敏電流計G和電阻箱R₂串聯(lián)、并將R₂接入電路的阻值調(diào)到2800Ω，使其等效為一只電壓表，接著利用伏安法測量電源的電動勢E及內(nèi)阻r．電路如圖乙所示．
若利用測量的數(shù)據(jù)，作出的靈敏電流計示數(shù)I_G與通過滑動變阻器R₁的電流I的關(guān)系圖象如圖丙所示，則可得到電源的電動勢E=1.5V，內(nèi)阻r=0.6Ω．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)伏安法測電阻的實驗方法可測出G表內(nèi)阻，注意電表的量程，從而選擇合適的電路圖；并得出內(nèi)阻的表達式；
（2）通過計算得出電源的路端電壓，由閉合電路歐姆定律可得出電源的電動勢和內(nèi)電阻．

解答 解：（1）①G表本身可以測量通過的電流，但由題意可知，G表內(nèi)阻較小，無法直接用電壓表進行測量，故應與定值電阻串聯(lián)后再與電壓表并聯(lián)；
故虛線框中的元件是定值電阻E；
②③用I表示G表示數(shù)，U表示V表示數(shù)；由歐姆定律可知，I=$\frac{U}{R+{R}_{0}}$，解得：R=$\frac{U}{I}$-R₀；因此需要測量的物理量為電壓表示數(shù)U和電流表示數(shù)I；
（2）將G表與電阻箱串聯(lián)后，可以充當電壓表使用，則其應并聯(lián)在電源兩端，滑動變阻器與電流表串聯(lián)后即可進行測電源電動勢和內(nèi)電阻的實驗；電源的路端電壓U=I_G（200+2800）=3000I_G；故圖象與縱坐標的交點為I=500μA=500×10^-6A=5×10^-4A，則電源的電動勢為：E=5×10^-4×3000=1.5V；
內(nèi)阻r=$\frac{500-350}{0.75}$=0.6Ω；
故答案為；（1）①E；②電壓表讀數(shù)U和電流表讀數(shù)I；③$\frac{U}{I}$-R₀；（2）1.5，0.6

點評 本題考查伏安法測電阻以及測量電源的電動勢和內(nèi)電阻，在解題時要注意分析實驗中給出的儀器是否符合實驗要求，然后才能根據(jù)我們所學內(nèi)容進行分析得出合理的實驗電路，并能進行數(shù)據(jù)處理．