Question

19．要测量一电源的电动势E（小于3V）和内阻r（约1Ω），现有下列器材：
电压表V（3V和15V两个量程）、电阻箱（0～999.9Ω）、定值电阻R₀=3Ω、开关和导线．

某同学根据所给器材设计如下的实验电路．
（1）电路中定值电阻R₀的作用是保护电源，防止短路．
（2）请根据图甲电路，在图乙中用笔画线代替导线连接电路．
（3）该同学调节电阻箱阻值R，读出对应电压表读数U，得到二组数据：R₁=2.0Ω时U₁=2.38V；R₂=4.0Ω时U₂=2.50V．由这二组数可求得电源电动势为E=2.9V，内阻为 r=1.0Ω．（结果保留2位有效数字）
（4）为使最终测量结果更精确，在不改变实验方法、不更换实验器材的前提下，请你对该同学提一条议多测几组R、U，分别求出电动势E、内阻r，
再利用U-I图象处理数据．．

Answer 1

分析 （1）若无R₀存在，当R调节到0时，电源即短路．
（2）实物连接图要与电路图相对应，注意连接顺序，只要有一处错误，就不能得分．
（3）运用闭合电路欧姆定律，分别研究电阻箱电阻为R₁和R₂的情况，列出含有电动势和内阻的方程组求解．
（4）在不改变实验方法、不更换实验器材的前提下，只能通过多次测量、画图象等方法来处理数据，以减少误差．

解答 解：（1）若无R₀存在，当R调节到0时，电源即短路，有烧坏危险．作用是保护电源，防止短路
    （2）如图所示，注意电压表量程选择，开关置于干路
          
（3）根据闭合电路欧姆定律，得
   当电阻箱读数为R₁=2Ω时   E=U₁+$\frac{{U}_{1}}{{{R}_{1}+R}_{0}}$r…①
   当电阻箱读数为R₂=4Ω时   E=U₂+$\frac{{U}_{2}}{{{R}_{2}+R}_{0}}$r…②
联立上两式得E=2.9V；     r=1.0Ω 
     （4）多测几组R、U，分别求出电动势E、内阻r，再利用图象处理数据．　
故答案为：（1）保护电源，防止短路　
（2）如右图所示
（3）2.9V，1.0Ω 
（4）多测几组R、U，分别求出电动势E、内阻r，再求E、r的平均值，利用图象处理数据

点评 本题考查测量电源电动势和内阻的基础知识，从多个细节层面考查对实验的掌握程度，难度较小．