(2012?桂林模擬)在測定一節(jié)干電池的電動勢和內電阻的實驗中,備有下列器材:
A.待測的干電池(電動勢E約為1.5V,內電阻r小于1.0Ω)
B.電流表A1(0~3mA,內阻Rg1=10Ω)
C.電流表A2(0~0.6A,內阻Rg2=0.5Ω)
D.滑動變阻器R1(0~2.5Ω,1A)
E.滑動變阻器R2(0~20Ω,1A)
F.定值電阻R0(500Ω)
G.開關和導線若干
(1)請在甲框中畫出合理測定待測干電池的電動勢和內電阻的實驗電路圖,在該電路中,為了操作方便且能準確地進行測量,滑動變阻器應選
D
D
(填寫器材前的字母代號).
(2)根據(jù)(1)中選出的合理的實驗電路并利用測出的數(shù)據(jù)繪出I1-I2圖線(I1為電流表A1的示數(shù),I2為電流表A2的示數(shù)),請在圖乙坐標系中作出I1-I2的定性圖線.則圖線斜率的絕對值等于
r
R0+Rg1+r
r
R0+Rg1+r
.(用題中所給的各物理量的符號表示)
(3)若將圖線的縱坐標改為
I1(R0+Rg1+r)
I1(R0+Rg1+r)
,橫軸仍為I2,則圖線與縱坐標軸的交點的物理含義即為電動勢的大。
分析:(1)測定干電池的電動勢和內電阻,通常采用的方法是伏安法,本實驗沒有電壓表,可將電流表A1與定值電阻串聯(lián),改裝成電壓表,用改裝后的電壓表測量路端電壓,用電流表A2測量電路中電流.運用閉合電路歐姆定律估算變阻器的總電阻.
(2)根據(jù)閉合電路歐姆定律得出I1-I2的表達式,再求解I1-I2圖象的斜率.
(3)將上題結果進行變形,即可得到圖線的縱坐標.
解答:解:(1)根據(jù)閉合電路歐姆定律U=E-Ir,要測量干電池的電動勢和內阻,需要測量路端電壓U和電路中的電流I,因本實驗沒有電壓表,可將電流表A1與定值電阻串聯(lián),改裝成電壓表,用改裝后的電壓表測量路端電壓,用電流表A2測量電路中電流.電路圖如圖.
當電路中電流達到電流表A2的量程I=0.6A時,電路中電阻為R=
E
I
=
1.5
0.6
Ω=2.5Ω
故變阻器選擇R1就能保證安全,又能保證調節(jié)范圍跢大.
(2)由閉合電路歐姆定律得:
 I1(R0+Rg1)=E-(I1+I2)r  ①
得I1=
E
R0+Rg1+r
-
r
R0+Rg1+r
r  ②
作出作出I1-I2的定性圖線如下圖所示.
所以根據(jù)數(shù)學知識可知,I1-I2的圖線斜率的絕對值等于
r
R0+Rg1+r

(3)若圖線的橫軸仍為I2,要使圖線與縱坐標軸的交點等于電動勢的大小,根據(jù)①知,可將圖線的縱坐標改為I1(R0+Rg1+r).
故答案為:
(1)電路圖,D.

(2)
r
R0+Rg1+r
,作圖如下圖所示.
 
(3)I1(R0+Rg1+r).
點評:對于實驗,可根據(jù)實驗原理,從基本的實驗出發(fā),進行組合改裝.本題關鍵是將電流表與定值電阻串聯(lián)改裝成電壓表.
練習冊系列答案
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