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【题目】某班举行了一次物理实验操作技能比赛,其中一项比赛为用规定的器材设计合理电路,并能较准确地测量某电源的电动势及内阻。给定的器材如下:

A.电流表G(满偏电流10 mA,内阻10 Ω)

B.电流表A(0~0.6A~3A,内阻未知)

C.滑动变阻器R0(0~100 Ω,1 A)

D.定值电阻R(阻值990 Ω)

E.开关与导线若干

①请你用以上实验器材设计测量该电源电动势和内阻的电路图,并画在右边的虚线框中。(要求:为了保证器材的安全,在闭合开关前滑动变阻器的滑动头应置于最右端,即最大电阻处)

②图甲为小刘同学根据上述设计的实验电路利用测出的数据绘出的I1-I2图线(I1为电流表G的示数,I2为电流表A的示数),则由图线可以得到被测电源的电动势为___________ V,内阻为__________ Ω。(结果保留两位有效数字)

③另一位小张同学对另一电源也用上面的实验电路进行测量,初始时滑片P在最右端,但由于滑动变阻器某处发生断路,合上电键后发现滑片P向左滑过一段距离x后电流表A才有读数,于是该同学根据测出的数据作出了两个电流表读数I与x的关系图,如图乙所示,则根据图象可知,此电池组的电动势为__________ V,内阻为__________ Ω。(结果保留三位有效数字)

【答案】(1)如图所示

(2)7.5 5.0(3)9.00(9.00或9.10均可);11.0(10.7~11.7均可)

【解析】

试题分析:(1)该实验需要一个电压表,则将电流表G和定值电阻串联改成电压表,并联到滑动变阻器两端,因为电流表A存在内阻,需要用电流表的内接法使得电压表测量路端电压,电路图如图所示

(2)将电流表G改装成电压表后,电压表的量程为U,则:,解得:,故电流表G上的1mA就表示是1V.

当外电阻为无穷大时,路端电压等于电源的电动势,所以在图线上,斜线与纵坐标的交点就是电源的电动势,延长图线可得:,根据闭合电路的欧姆定律:可得,

图线的斜率就表示电源的内阻,即:

(3)根据图像可知,刚开始时电流恒为9.0mA, 为0,表示电压为9.0V,所以电源的电动势,从图中分别取两组对应的数据,得(6.0V,0.24A),(3.0V,0.52A)

得:

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