2022年高中物理（SWSJ）人教版選修3-1教學(xué)案：第二章 第10節(jié) 實(shí)驗(yàn)：測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻 含答案

2022年高中物理（SWSJ）人教版選修3-1教學(xué)案：第二章 第10節(jié) 實(shí)驗(yàn)：測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻 含答案一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?知道伏安法測量電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)原理，進(jìn)一步理解電源路端電壓隨電流變化的關(guān)系。2學(xué)會(huì)根據(jù)圖像合理外推進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的方法。3嘗試進(jìn)行電源電動(dòng)勢和內(nèi)電阻測量誤差的分析，了解測量中減小誤差的辦法。二、實(shí)驗(yàn)原理圖2­10­1實(shí)驗(yàn)電路如圖2­10­1所示，根據(jù)閉合電路的歐姆定律，改變R的阻值，測出兩組U、I的值，根據(jù)閉合電路歐姆定律可列出兩個(gè)方程：EU1I1r和EU2I2r，聯(lián)立可解出E、r的值。三、實(shí)驗(yàn)器材待測電池一節(jié)，電流表(00.6 A)、電壓表(03 V)各一塊，滑動(dòng)變阻器一只，開關(guān)一只，導(dǎo)線若干。圖2­10­2四、實(shí)驗(yàn)步驟1確定電流表、電壓表的量程，按圖2­10­2連接好電路，并將滑動(dòng)變阻器的滑片移到使接入電路的阻值為最大值的一端。2閉合開關(guān)S，接通電路，將滑動(dòng)變阻器的滑片由一端向另一端移動(dòng)，從電流表有明顯讀數(shù)開始，記錄一組電流表、電壓表讀數(shù)。3同樣的方法，依次記錄多組U、I值。4斷開開關(guān)S，拆除電路。5以U為縱軸，I為橫軸，將記錄的電壓、電流標(biāo)在坐標(biāo)圖上，過這些點(diǎn)作一條直線，根據(jù)縱軸截距求出電動(dòng)勢，根據(jù)斜率大小求出內(nèi)電阻。五、數(shù)據(jù)處理為減小測量誤差，本實(shí)驗(yàn)常選用以下兩種數(shù)據(jù)處理方法：1公式法利用依次記錄的多組數(shù)據(jù)(一般6組)，分別記錄如表所示：實(shí)驗(yàn)序號123456I/AI1I2I3I4I5I6U外/VU1U2U3U4U5U6分別將1、4組，2、5組，3、6組聯(lián)立方程組解出E1、r1，E2、r2，E3、r3，求出它們的平均值E，r作為測量結(jié)果。圖2­10­32圖像法把測出的多組U、I 值，在U­I 圖中描點(diǎn)畫圖像，使U­I 圖像的直線經(jīng)過大多數(shù)坐標(biāo)點(diǎn)或使各坐標(biāo)點(diǎn)大致分布在直線的兩側(cè)，如圖2­10­3所示，由UEIr 可知：(1)縱軸截距等于電源的電動(dòng)勢E，橫軸截距等于外電路短路時(shí)的電流Im。(2)圖線斜率的絕對值等于電源的內(nèi)阻r。六、誤差分析1偶然誤差主要來源于電壓表和電流表的讀數(shù)以及作U­I 圖像時(shí)描點(diǎn)不準(zhǔn)確。2系統(tǒng)誤差由于電壓表分流IV，使電流表示數(shù)I小于電池的輸出電流I真。I真IIV，而IV，U越大，IV越大，它們的關(guān)系可用圖2­10­4表示。實(shí)測的圖線為AB，經(jīng)過IV修正后的圖線為AB，可看出AB的斜率絕對值和在縱軸上的截距都小于AB，即實(shí)測的E和r都小于真實(shí)值。圖2­10­4七、注意事項(xiàng)1為使電池的路端電壓有明顯變化，應(yīng)選取內(nèi)阻較大的舊干電池和內(nèi)阻較大的電壓表。2實(shí)驗(yàn)中不能將電流調(diào)得過大，且讀數(shù)要快，讀完后立即切斷電源，防止干電池大電流放電時(shí)內(nèi)阻r的明顯變化。3.若干電池的路端電壓變化不很明顯，作圖像時(shí)，縱軸單位可取得小一些，且縱軸起點(diǎn)可不從零開始。如圖2­10­5所示，此時(shí)圖線與縱軸交點(diǎn)仍為電池的電動(dòng)勢E，但圖線與橫軸交點(diǎn)不再是短路電流，內(nèi)阻要在直線上取較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)用r求出。圖2­10­54為了提高測量的精確度，在實(shí)驗(yàn)中I、U的變化范圍要大一些，計(jì)算E、r時(shí)，U1和U2、I1和I2的差值要大一些。八、它案設(shè)計(jì)1用電流表和電阻箱測E、r(又叫安阻法)圖 2­10­6如圖2­10­6所示，由EIRIr可知，如果能得到I、R的兩組數(shù)據(jù)，也可以得到關(guān)于E和r的兩個(gè)方程，于是能夠從中解出E和r。這樣，用電流表、電阻箱也可以測定電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻。2用電壓表和電阻箱測E、r(又叫伏阻法)圖 2­10­7如圖2­10­7所示，由EU·r可知，如果能得到U、R的兩組數(shù)據(jù)，同樣能通過解方程組求出E和r。這樣，除了以上兩個(gè)方法外，還可以用電壓表、電阻箱來測定電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻。例1(xx·天津高考)用電流表和電壓表測定由三節(jié)干電池串聯(lián)組成的電池組(電動(dòng)勢約4.5 V，內(nèi)電阻約1 )的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻，除待測電池組、電鍵、導(dǎo)線外，還有下列器材供選用：A電流表：量程0.6 A，內(nèi)電阻約1 B電流表：量程3 A，內(nèi)電阻約0.2 C電壓表：量程3 V，內(nèi)電阻約30 kD電壓表：量程6 V，內(nèi)電阻約60 kE滑動(dòng)變阻器：01 000 ，額定電流0.5 AF滑動(dòng)變阻器：020 ，額定電流2 A(1)為了使測量結(jié)果盡量準(zhǔn)確，電流表應(yīng)選用_，電壓表應(yīng)選用_，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用_(均填儀器的字母代號)。(2)圖2­10­8為正確選擇儀器后，連好的部分電路。為了使測量誤差盡可能小，還需在電路中用導(dǎo)線將_和_相連、_和_相連、_和_相連(均填儀器上接線柱的字母代號)。圖2­10­8(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)電流表壞了，于是不再使用電流表，剩余儀器中僅用電阻箱替換掉滑動(dòng)變阻器，重新連接電路，仍能完成實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中讀出幾組電阻箱的阻值R和對應(yīng)電壓表的示數(shù)U。用圖像法處理采集到的數(shù)據(jù)，為在直角坐標(biāo)系中得到的函數(shù)圖像是一條直線，則可以_為縱坐標(biāo)，以_為橫坐標(biāo)。解析(1)為了使測量更準(zhǔn)確，電流表選量程為0.6 A的電流表A，電池組的電動(dòng)勢約4.5 V，故電壓表選D，為了便于調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器應(yīng)選F。(2)為了使測量誤差盡可能小，測量電源電動(dòng)勢和內(nèi)電阻的原理圖如圖甲所示，因此將a、d相連，c、g相連，f、h相連。(3)用電阻箱和電壓表測量電源電動(dòng)勢和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)原理圖如圖乙所示，根據(jù)閉合電路歐姆定律，得EUr所以·，因此可作出 ­ 圖像處理數(shù)據(jù)。答案(1)ADF(2)adcgfh(3)(橫縱坐標(biāo)互換亦可)例2某研究性學(xué)習(xí)小組利用圖2­10­9所示的電路測量某電池的電動(dòng)勢E和內(nèi)阻r。由于電池的內(nèi)阻很小，因此在電路中接入了一個(gè)阻值為2.0 的定值電阻R0，閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)電阻箱R的阻值，讀出電壓表相應(yīng)的示數(shù)，得到了如下數(shù)據(jù)：圖2­10­9電阻箱讀數(shù)R/40.0020.0012.008.006.005.00電壓表示數(shù)U/V1.891.781.661.571.431.35(1)為了比較準(zhǔn)確地得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，該小組的同學(xué)準(zhǔn)備用圖像來處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。圖像的縱坐標(biāo)表示電壓表讀數(shù)U，則圖像的橫坐標(biāo)表示的物理量應(yīng)該是_。(2)計(jì)算出與該組數(shù)據(jù)對應(yīng)的物理量并填在表格中。(3)在圖2­10­10所示的圖像中作圖，利用圖像得出E_V，r_。圖2­10­10解析(1)由閉合電路歐姆定律可得EU·(R0r)，所以有UE·(R0r)；顯然，若用作為圖像的橫坐標(biāo)，可得一次函數(shù)，則圖像是直線，圖像與縱軸的交點(diǎn)表示電池的電動(dòng)勢，圖像斜率的絕對值表示R0r。(2)根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，找出電壓表示數(shù)U與所對應(yīng)電阻的阻值R，由歐姆定律I可求出相應(yīng)的電流。(3)根據(jù)(2)中所得數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)系中描出對應(yīng)的點(diǎn)，然后根據(jù)坐標(biāo)系中的點(diǎn)作直線，作出電源的路端電壓與電流關(guān)系圖像如圖所示；由圖像可知，電源電動(dòng)勢E2.0 V；由于圖像斜率絕對值等于電源內(nèi)阻與定值電阻阻值之和，得krR02.4 ，得電池的內(nèi)阻rkR02.4 2.0 0.4 。答案(1)電壓U與電阻R的比值(或電流I)(2)表格中數(shù)據(jù)如下：電阻箱讀數(shù)R/40.0020.0012.008.006.005.00電壓表示數(shù)U/V1.891.781.661.571.431.35/A0.0470.0890.1380.1960.2380.270(3)圖像見解析2.00.41為了測出電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻，除待測電源和開關(guān)、導(dǎo)線以外，配合下列哪組儀器，不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?)A一個(gè)電流表和一個(gè)電阻箱B一個(gè)電壓表、一個(gè)電流表和一個(gè)滑動(dòng)變阻器C一個(gè)電壓表和一個(gè)電阻箱D一個(gè)電流表和一個(gè)滑動(dòng)變阻器解析：選D根據(jù)EI(Rr)，由電流表測出電流，用電阻箱讀出外電阻的阻值，可以求出E、r，A正確；根據(jù)EUIr，由電流表測出電流，由電壓表測出電壓，可以求出E、r，B正確；根據(jù)EU，由電壓表測出電壓，用電阻箱讀出外電阻的阻值，可以求出E、r，C正確；因?yàn)榛瑒?dòng)變阻器不能讀出電阻的數(shù)值，所以只有一個(gè)電流表和一個(gè)滑動(dòng)變阻器，測不出電動(dòng)勢和內(nèi)阻，D錯(cuò)誤。2(多選)某學(xué)生用電流表和電壓表測干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻時(shí)，所用滑動(dòng)變阻器的阻值范圍為020 ，連接電路的實(shí)物圖如圖2­10­11所示。關(guān)于該學(xué)生接線的說法正確的是()圖2­10­11A滑動(dòng)變阻器不起變阻作用B電流表接線有誤C電壓表量程選用不當(dāng) D電壓表接線不妥解析：選AD移動(dòng)變阻器觸頭時(shí)，不會(huì)改變接入電路的電阻大小，變阻器不起變阻作用，A正確；電流表只允許電流從正接線柱流入，從負(fù)接線柱流出，而且應(yīng)該選擇00.6 A量程，圖中電流表接線正確，所以B錯(cuò)誤；圖中電源為兩節(jié)干電池，電動(dòng)勢為3 V，所以電壓表量程應(yīng)選用03 V，所以C錯(cuò)誤；圖中開關(guān)不能控制電壓表，且電流從負(fù)接線柱流入，從正接線柱流出，所以電壓表的接線不妥，D正確。3下列給出多種用伏安法測電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻的數(shù)據(jù)，處理方法既能減小偶然誤差，又直觀、簡便的是()A測出兩組I、U的數(shù)據(jù)，代入方程組EU1I1r和EU2I2r，求出E和rB多測幾組I、U的數(shù)據(jù)，求出幾組E、r，最后分別求出其平均值C測出多組I、U的數(shù)據(jù)，畫出U­I圖像，再根據(jù)圖像求出E、rD多測幾組I、U的數(shù)據(jù)，分別求出I和U的平均值，用電壓表測出斷路時(shí)的路端電壓即為電動(dòng)勢E，再用閉合電路歐姆定律求出電池內(nèi)阻r解析：選CA中只測量兩組數(shù)據(jù)求出E、r，偶然誤差較大；B中計(jì)算E、r平均值雖然能減小誤差，但太繁瑣；D中分別求出I、U的平均值再求解的方法是錯(cuò)誤的。4(多選)用如圖2­10­12甲所示的電路來測量電池電動(dòng)勢和內(nèi)電阻，根據(jù)測得的數(shù)據(jù)作出了如圖所示的U­I圖線，由圖乙可知()圖2­10­12A電池電動(dòng)勢的測量值是1.40 VB電池內(nèi)阻的測量值是3.50 C外電路發(fā)生短路時(shí)的電流為0.40 AD電壓表的示數(shù)為1.20 V時(shí)電流表的示數(shù)I0.20 A解析：選AD圖像與縱坐標(biāo)的交點(diǎn)為電池的電動(dòng)勢E1.40 V；電池的內(nèi)阻r 1 ；根據(jù)EUIr，代入數(shù)據(jù)得I A0.20 A，故A、D正確。5現(xiàn)有一特殊電池，它的電動(dòng)勢E約為9 V，內(nèi)阻r約為40 ，已知該電池允許輸出的最大電流為50 mA。為了測定這個(gè)電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻，某同學(xué)利用如圖2­10­13甲所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，圖中電流表的內(nèi)阻RA為5 ，R為電阻箱，阻值范圍0999.9 ，R0為定值電阻，對電路起保護(hù)作用。圖2­10­13(1)實(shí)驗(yàn)室備有的定值電阻R0有以下幾種規(guī)格，本實(shí)驗(yàn)選用哪一種規(guī)格的定值電阻最好()A10 B50 C150 D500 (2)該同學(xué)接入符合要求的R0后，閉合開關(guān)S，調(diào)整電阻箱的阻值，讀取電流表的示數(shù)，記錄多組數(shù)據(jù)，作出了圖乙所示的圖線，則根據(jù)該同學(xué)作出的圖線可求得該電池的電動(dòng)勢E_V，內(nèi)阻r_ 。解析：(1)把電阻箱的阻值調(diào)為零，則電路中的電流最大Imax，代入數(shù)據(jù)得R0135 對比備選選項(xiàng)，C符合要求。(2)根據(jù)閉合電路歐姆定律I得(R0RRAr)(R0R5r)在圖線上取兩個(gè)點(diǎn)，讀出兩組、(RR0)數(shù)據(jù)，代入方程解得E10 V，r45 。答案：(1)C(2)10456實(shí)驗(yàn)室中準(zhǔn)備了下列器材：A待測干電池(電動(dòng)勢約為1.5 V，內(nèi)阻約為1.0 )B電流表A1(滿偏電流1.5 mA，內(nèi)阻為10 )C電流表A2(量程00.60 A，內(nèi)阻約為0.10 )D電壓表V(量程015 V，內(nèi)阻約為10 k)E滑動(dòng)變阻器R1(020 ，2 A)F滑動(dòng)變阻器R2(0100 ，1 A)G電阻箱R3：最大阻值為999.9 ，允許通過的最大電流是0.6 AH開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干(1)若要將電流表A1改裝成量程為1.5 V的電壓表，需給該電流表串聯(lián)一個(gè)_ 的電阻。(2)為了測量電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻，小明按圖2­10­14(a)設(shè)計(jì)好了測量的電路圖，在圖(a)中，甲是_，乙是_。(填器材前面的序號)(3)為了能較為準(zhǔn)確地進(jìn)行測量和操作方便，圖(a)所示的測量電路中，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選_(填器材前面的序號)。(4)圖(b)為小明根據(jù)圖(a)的測量電路測得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的I1­I2圖線(I1為電表乙的示數(shù)，I2為電表甲的示數(shù))，由該圖線可得：被測干電池的電動(dòng)勢E_V，內(nèi)阻r_ 。(保留兩位小數(shù))圖2­10­14解析：(1)電流表的內(nèi)阻為10 ；滿偏電壓為Um1.5×103×10 V1.5×102 V；若改裝成1.5 V的電壓表，則應(yīng)串聯(lián)的電阻為：R 990 ；(2)根據(jù)題意可知，乙為電流表B與電阻箱結(jié)合作為電壓表使用，甲為電流表C，作為電流表使用；(3)因內(nèi)阻較小，故滑動(dòng)變阻器略大于內(nèi)阻即可，故滑動(dòng)變阻器選擇E；(4)由閉合電路歐姆定律可得：I1(R3RA)EI2r變形得：I1I2；由數(shù)學(xué)知識(shí)可得：圖像中的k；b；由圖可知，b1.46；k×1030.75×103；故解得：E1.46 V(1.461.48)，r0.75 (0.750.78)。答案：(1)990(2)CB(3)E(4)1.470.767根據(jù)閉合電路歐姆定律，用圖2­10­15甲所示的電路可以測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻。圖中R0是定值電阻，通過改變R的阻值，測出R0兩端的對應(yīng)電壓U12，對所得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，就可以實(shí)現(xiàn)測量目的。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在­R坐標(biāo)系中描出坐標(biāo)點(diǎn)，如圖乙所示。已知R0150 ，請完成以下數(shù)據(jù)分析和處理。圖2­10­15(1)圖乙中電阻為_的數(shù)據(jù)點(diǎn)應(yīng)剔除；(2)在圖乙上畫出­R關(guān)系圖線；(3)圖線的斜率是_(V1·1)，由此可得電池電動(dòng)勢Ex_V。解析：(1)根據(jù)畫圖描點(diǎn)原則應(yīng)舍掉電阻為80 的點(diǎn)。(2)連線時(shí)應(yīng)該用平滑曲線擬合，使線過盡可能多的點(diǎn)，不在線上的數(shù)據(jù)點(diǎn)均勻分布在線的兩側(cè)。(3)根據(jù)閉合電路歐姆定律得ExU12(Rrx)，所以，由圖可知斜率0.004 44，即Ex1.50 V。答案：(1)80(2)如圖所示(3)0.004 441.50電學(xué)實(shí)驗(yàn)問題1(1)如圖1甲所示為螺旋測微器測量一金屬零件直徑時(shí)的示數(shù)，則該金屬零件的直徑為_ cm。(2)有一游標(biāo)卡尺，主尺的最小分度是1 mm，游標(biāo)上有20個(gè)小的等分刻度。用它測量一工件的長度，如圖乙所示。圖示的讀數(shù)是_cm。圖1解析：(1)螺旋測微器的固定刻度為5.5 mm，可動(dòng)刻度為20.0×0.01 mm0.200 mm，所以最終讀數(shù)為5.5 mm0.200 mm5.700 mm0.570 0 cm。(2)游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為50 mm，游標(biāo)尺上第3個(gè)刻度和主尺上某一刻度對齊，所以游標(biāo)讀數(shù)為3×0.05 mm0.15 mm，所以最終讀數(shù)為：50 mm0.15 mm50.15 mm5.015 cm。答案：(1)0.570 0(2)5.0152要用伏安法測量一個(gè)定值電阻的電阻值，備選的器材規(guī)格如下：A待測電阻Rx(大約100 )B直流毫安表A1(量程00.6 A，內(nèi)阻約為0.5 )C直流毫安表A2(量程040 mA，內(nèi)阻約為40 )D直流電壓表V1(量程03 V，內(nèi)阻約為5 k)E直流電壓表V2(量程015 V，內(nèi)阻約為15 k)F直流電源(輸出電壓4 V，內(nèi)阻不計(jì))G滑動(dòng)變阻器R(阻值范圍050 ，允許最大電流1 A)H開關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線若干(1)要使測量精度盡量高，在備選的器材中，直流毫安表應(yīng)選_，直流電壓表應(yīng)選_。(填器材前面的序號)(2)在虛線框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖(要求電壓和電流的變化范圍盡可能大一些)。解析：(1)因電源為4 V，若用V2則讀數(shù)誤差大，用電壓表D即可。因電阻值約為100 。故電流的最大值約為：I A0.03 A30 mA，故電流表應(yīng)選C。(2)因 100 ，故為小電阻用電流表外接法；因滑動(dòng)變阻器為小電阻確定為分壓式接法。故電路圖如圖所示。答案：(1)CD(2)見解析3.圖2所示為一簡單歐姆表原理示意圖，其中電流表的滿偏電流Ig300 A，內(nèi)阻Rg100 ，可變電阻的最大阻值為10 k，電池的電動(dòng)勢E1.5 V，內(nèi)阻r0.5 ，圖中與接線柱A相連的表筆顏色應(yīng)是_色，按正確使用方法測量電阻Rx的阻值時(shí)，指針指在刻度盤的正中央，則Rx_ k。若該歐姆表使用一段時(shí)間后，電池電動(dòng)勢變小、內(nèi)阻變大，但此表仍能調(diào)零，按正確使用方法再測上述Rx，其測量結(jié)果與原結(jié)果相比較_(填“變大”“變小”或“不變”)。圖2解析：歐姆表是電流表改裝的，必須滿足電流的方向“”進(jìn)“”出，即回路中電流從標(biāo)有“”標(biāo)志的紅表筆進(jìn)去，所以與A相連的表筆顏色是紅色；當(dāng)兩表筆短接(即Rx0)時(shí)，電流表應(yīng)調(diào)至滿偏電流Ig，設(shè)此時(shí)歐姆表的內(nèi)阻為R內(nèi)，此時(shí)有關(guān)系Ig得R內(nèi)5 k；當(dāng)指針指在刻度盤的正中央時(shí)I，有，代入數(shù)據(jù)可得RxR內(nèi)5 k；當(dāng)電池電動(dòng)勢變小、內(nèi)阻變大時(shí)，歐姆表得重新調(diào)零，由于滿偏電流Ig不變，由公式Ig，歐姆表內(nèi)阻R內(nèi)得調(diào)小，待測電阻的測量值是通過電流表的示數(shù)體現(xiàn)出來的，由I，可知當(dāng)R內(nèi)變小時(shí)，I變小，指針跟原來的位置相比偏左了，歐姆表的示數(shù)變大了。答案：紅5變大4為測量一電源的電動(dòng)勢及內(nèi)阻：(1)在下列三個(gè)電壓表中選一個(gè)改裝成量程為9 V的電壓表。A量程為1 V、內(nèi)阻大約為1 k的電壓表V1B量程為2 V、內(nèi)阻大約為2 k的電壓表V2C量程為3 V、內(nèi)阻大約為3 k的電壓表V3選擇電壓表_串聯(lián)_ k的電阻可以改裝成量程為9 V的電壓表。(2)利用一個(gè)電阻箱、一個(gè)開關(guān)、若干導(dǎo)線和改裝好的電壓表(此表用符號、 或與一個(gè)電阻串聯(lián)來表示，且可視為理想電壓表)，在虛線框內(nèi)畫出測量電源電動(dòng)勢及內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)原理電路圖。(3)根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)原理電路圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，讀出電壓表示數(shù)為1.50 V時(shí)，電阻箱的阻值為15.0 ；電壓表示數(shù)為2.00 V 時(shí)，電阻箱的阻值為40.0 ，則電源的電動(dòng)勢E_ V，內(nèi)阻r_。解析：根據(jù)電壓表改裝原理，為使讀數(shù)方便，需要選擇電壓表C串聯(lián)一個(gè)6 k的電阻改裝成量程為9 V的電壓表，讀數(shù)只需乘以3即可。電壓表示數(shù)為1.50 V時(shí)，路端電壓為U14.50 V，電阻箱阻值為R215.0 ；電壓表示數(shù)為2.00 V時(shí)，路端電壓為U26.00 V，電阻箱的阻值為R240.0 ，由閉合電路歐姆定律EU聯(lián)立方程解得E7.5 V，r10 。答案：(1)V3或C6(2)見解析(3)7.5105實(shí)際電流表有內(nèi)阻，可等效為理想電流表與電阻的串聯(lián)。測量實(shí)際電流表G1內(nèi)阻r1的實(shí)驗(yàn)中，可供選擇的儀器如下：待測電流表G1(05 mA，內(nèi)阻約300 )電流表G2(010 mA，內(nèi)阻約100 )定值電阻R1(300 )定值電阻R2(10 )滑動(dòng)變阻器R3(01 000 )滑動(dòng)變阻器R4(020 )干電池(1.5 V)電鍵S及導(dǎo)線若干。(1)定值電阻應(yīng)選_，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選_。(在空格內(nèi)填寫序號)(2)用鉛筆畫出實(shí)驗(yàn)電路圖，再連接線路圖乙。圖3(3)補(bǔ)全實(shí)驗(yàn)步驟：按電路圖連接電路，_；閉合電鍵S，移動(dòng)滑動(dòng)觸頭至某一位置，記錄G1，G2的讀數(shù)I1，I2；_；以I2為縱坐標(biāo)，I1為橫坐標(biāo)，作出相應(yīng)圖線，如圖丙所示。(4)根據(jù)I2­I1圖線的斜率k及定值電阻，寫出待測電流表內(nèi)阻的表達(dá)式_。解析：(1)根據(jù)電路連接特點(diǎn)，G2為定值電阻和電流表G1的總電流，若定值電阻選10 ，則易使流過G2的總電流超過其滿偏值，故選 300 。(2)由題意可知，本實(shí)驗(yàn)滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法，電流表G2應(yīng)采用外接法；原理圖如圖甲所示；實(shí)物圖如圖乙所示。(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可知，補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)步驟如下：將滑動(dòng)觸頭移至最左端多次移動(dòng)滑動(dòng)觸頭，記錄相應(yīng)的G1、G2的讀數(shù)I1、I2。(4)根據(jù)歐姆定律：I1r1(I2I1)R1解得：I2I1即k，所以r1(k1)R1。答案：(1)(2)實(shí)驗(yàn)電路圖、實(shí)驗(yàn)連接圖見解析(3)將滑動(dòng)觸頭移至最左端多次移動(dòng)滑動(dòng)觸頭，記錄相應(yīng)的G1、G2的讀數(shù)I1、I2(4)r1(k1)R6通過實(shí)驗(yàn)描繪一個(gè)“2 V1 W”小燈泡的U­I曲線，可供選擇的儀器有：A量程00.6 A，內(nèi)阻約0.2 的電流表B量程0100 mA，內(nèi)阻約5 的電流表C量程03 V，內(nèi)阻10 k的電壓表D量程015 V，內(nèi)阻50 k的電壓表E最大阻值為20 ，額定電流為1 A的滑動(dòng)變阻器F最大阻值為1 k，額定電流為0.1 A的滑動(dòng)變阻器G蓄電池4 V、導(dǎo)線、開關(guān)等(1)為了調(diào)節(jié)方便、測量準(zhǔn)確，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用電流表A，電壓表C，那么滑動(dòng)變阻器應(yīng)該選_(填器材的序號)；(2)若該同學(xué)已正確選用器材，并連接好部分實(shí)驗(yàn)電路，如圖4甲，請?jiān)趫D甲中完成其余的電路連接，要求小燈泡兩端的電壓能在02 V范圍內(nèi)連續(xù)變化，且盡可能減小實(shí)驗(yàn)誤差；圖4(3)該同學(xué)在正確完成實(shí)驗(yàn)后得到圖乙所示的小燈泡U­I特性曲線，將此小燈泡接在電動(dòng)勢為1.5 V，內(nèi)阻為3.0 的電源上，小燈泡的實(shí)際功率是_W。解析：(1)為了調(diào)節(jié)方便、測量準(zhǔn)確，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用電流表A，電壓表C，滑動(dòng)變阻器應(yīng)用分壓式接法，應(yīng)選阻值小的變阻器，故應(yīng)選E。(2)小燈泡兩端的電壓能從0開始連續(xù)變化，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法，燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻R4 ，電壓表內(nèi)阻為10 k，燈泡電阻遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻，電流表應(yīng)選擇外接法，實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示。(3)將此小燈泡接在電動(dòng)勢為1.5 V，內(nèi)阻為3.0 的電源上，在圖乙所示坐標(biāo)系內(nèi)作出等效電源的U­I圖像，圖像如圖所示，由圖示可知，燈泡兩端實(shí)際電壓U0.6 V，電流I0.3 A，燈泡實(shí)際功率PUI0.6×0.3 W0.18 W。答案：(1)E(2)見解析(3)0.187某同學(xué)在進(jìn)行擴(kuò)大電流表量程的實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要知道電流表的滿偏電流和內(nèi)阻，他設(shè)計(jì)了一個(gè)用標(biāo)準(zhǔn)電流表G1來校對待測電流表G2的滿偏電流和測定G2內(nèi)阻的電路，如圖5所示，已知G1的量程略大于G2的量程，圖中R1為滑動(dòng)變阻器，R2為電阻箱，該同學(xué)順利完成了這個(gè)實(shí)驗(yàn)。圖5(1)實(shí)驗(yàn)過程包含以下步驟，其合理的順序依次為_(填步驟的字母代號)。A合上開關(guān)S2；B分別將R1和R2的阻值調(diào)至最大；C記下R2的最終讀數(shù)；D反復(fù)調(diào)節(jié)R1和R2的阻值，使G1的示數(shù)仍為I1，使G2的指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半，此時(shí)R2的最終讀數(shù)為r；E合上開關(guān)S1；F調(diào)節(jié)R1使G2的指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度，記下此時(shí)G1的示數(shù)I1。(2)僅從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理上看，用上述方法得到的G2內(nèi)阻的測量值與真實(shí)值相比_(選填“偏大”“偏小”或“相等”)。(3)若要將G2的量程擴(kuò)大為I，并結(jié)合前述實(shí)驗(yàn)過程中測量的結(jié)果，寫出需在G2上并聯(lián)的分流電阻Rs的表達(dá)式，Rs_。解析：(1)根據(jù)半偏法測電表內(nèi)阻的步驟可得正確順序?yàn)锽、E、F、A、D、C。(2)由于G1測量干路電流，G2測量支路電流，通過R2的電流是兩表示數(shù)之差，然后根據(jù)并聯(lián)電路中電流與電阻成反比準(zhǔn)確計(jì)算。答案“相等”。(3)擴(kuò)大電流表的量程需要并聯(lián)一個(gè)電阻，由上述實(shí)驗(yàn)步驟可知其滿偏電流為I1，則有rI1(II1)Rs，則Rsr。答案：(1)BEFADC(2)相等(3)r