Question

某班舉行了一次物理實驗操作技能比賽，其中一項比賽為用規定的電學元件設計合理的電路圖，并能較準確地測量一電池組的電動勢及其內阻．給定的器材如下：
A．電流表G（滿偏電流l0mA，內阻10Ω）
B．電流表A（0～0.6A～3A，內阻未知）
C．滑動變阻器R₀（0～l00Ω，1A
D．定值電阻R（阻值990Ω）
E．多用電表
F開關與導線若干

（1）小劉同學首先用多用電表的直流“10V”檔粗略測量電池組的電動勢，電表指針如圖1所示，則該電表讀數為

 

V．
（2）該同學再用提供的其他實驗器材，設計了如圖2所示的電路，請你按照電路圖在答題卷的圖3上完成實物連線．
（3）圖4為該同學根據上述設計的實驗電路利用測出的數據繪出的I₁-I₂圖線（I₁為電流表G的示數，I₂為電流表A的示數），則由圖線可以得到被測電池組的電動勢E=

 

V，內阻r=

 

Ω（保留2位有效數字）．

Answer 1

分析：（1）根據 電壓表量程確定其分度值，讀出其示數；
（2）根據電路圖連接實物電路圖；
（3）該同學將電流表G和定值電阻R串聯改裝成電壓表，根據圖丙讀出兩個狀態下的電流值，求出路端電壓，由閉合電路歐姆定律分別求出電源的電動勢和內阻．

解答：解：（1）電壓表量程為10V，由圖1所示電壓表最小分度為0.2V，可知，其示數為7.2V；
（2）根據圖2所示電路圖連接實物電路圖，把電流表G與定值電阻串聯組成電壓表，把滑動變阻器串聯接入電路，電壓表接在電源兩端，實物電路圖如圖所示．
（3）由題分析可知，該同學將電流表G和定值電阻R串聯改裝成電壓表，測量路端電壓，圖丙讀出：
I₂=0.1A時，I₁=7mA，此時路端電壓為U₁=I₁（R+r_G）=7×10^-3×（990+10）V=7V，
I₂′=0.5A時，I₁′=5mA，此時路端電壓為U₂=I₂（R+r_G）=5×10^-3×（990+10）V=5V，
由閉合電路歐姆定律得知，圖象的斜率大小等于電源的內阻，則有 r=

△U

△I

=

7-5

0.5-0.1

Ω=5.0Ω
將圖線延長與縱軸相交，如圖，讀出縱軸截距為I₂″=7.5mA，則電源的電動勢為E=I₂″（R+r_G）=7.5×10^-3×1000V=7.5V．
故答案為：（1）7.2；（2）如圖所示；（3）7.5；5.0．

點評：連接實物圖要按順序，一般先串聯，后并聯，注意導線不能交叉，注意電流的流向和電表的量程．本題中還有電表的改裝，將電流表G和定值電阻R串聯改裝即成為電壓表．