Question

14．为了测量一电动势约为2V、内阻约0.1Ω蓄电池的电动势和内阻．实验室提供了下列器材：
A．电压表（0～15V，内阻约为30kΩ）；  
B．电流表A₁（0～0.6A，内阻r₁约为2Ω）；
C．电流表A₂（0～20mA，内阻r₂=10Ω）；   
D．滑动变阻器R₁（0～10Ω，2A）；
E．滑动变阻器R₂（0～100Ω，0.5A）；     
F．阻值为1Ω的标准定值电阻R₀；
G．定值电阻R=90Ω；        
H．开关1只，足量导线．
①为了使电动势和内阻的测量尽可能准确，实验时滑动变阻器应选R₁．（填写器材的定母代号）
②在如图1虚线框中画出实验原理电路图．（在图上标出所用器材的字母符号）
③根据实验中测得数据作出的I₂I₁图象如图2所示，由此可得：电源电动势E=2.0V，电源的内阻r=0.20Ω．

Answer 1

分析 将电流表A₂串联一个电阻，可以改装成较大量程的电压表，采用较小最大值的滑动变阻器，有利于数据的测量和误差的减小．根据闭合回路欧姆定律列出等式求解电动势和内阻．

解答 解：①上述器材中电压表量程较大，不利于读数，但给出了两个电流表，将电流表A₂串联一个电阻R，可以改装成较大量程的电压表．
采用较小最大值的滑动变阻器，有利于数据的测量和误差的减小．滑动变阻器应选R₁．
②标准定值电阻R₀作为保护电阻应用到电路中，实验原理电路图：

③根据闭合电路欧姆定律得：E=I₂（R+R_A2）+I₁（r+R₀），
I₂=$\frac{E}{R{+R}_{A2}}$-$\frac{r{+R}_{0}}{R{+R}_{A2}}$I₁
根据实验中给出的I₂-I₁图象如图3所示，图线的斜率表示$\frac{r}{R{+R}_{A2}}$，纵轴截距为$\frac{E}{R{+R}_{A2}}$，
由此结合图线可求出：E=20mA×（90+10）Ω=2.0V，
从I₂-I₁图象中可以找出图象的斜率为：k=0.012
r=100k-R₀=1.20-1=0.20Ω
故答案为：①R₁；②如图；
③2.0，0.20

点评 本题为测量电源的电动势和内电阻的实验的变形，注意由于没有电压表，本实验中采用改装的方式将表头改装为电压表，再根据原实验的研究方法进行分析研究，注意数据处理的方法．