Question

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电学元件设计合理的电路图，并能较准确的测量若干个由几节电池组成的电池组（均密封，只引出正负电极）的电动势及其内阻．给定的器材如下：
A．电流表G（滿偏电流10mA，内阻10Ω）
B．电流表A（0～0.6A～3A，内阻未知
C．滑动变阻器R₀（0～100Ω，1A）
D．定值电阻R（阻值990Ω）E．开关与导线若干
（1）小刘同学用提供的实验器材，设计了如图甲所示的电路，请你按照电路图在乙图上完成实物连线．

（2）丙图为该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池的电动势E=

 

V，内阻r=

 

Ω．

（3）另一位小张同学对另一电池组也用上面的实验连接进行测量，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，如图丁所示，则根据图象可知，此电池组的电动势为

 

V，内阻为

 

Ω．

Answer 1

分析：（1）已知原理图，根据原理图先连出其中一个支路，再去连接另一支路，注意导线不能交叉；
（2）图象与纵坐标的截距表示电源的电动势；图象的斜率表示电源的内阻；
（3）由图可知，当滑动变阻器断路时，表头的示数与固定电阻的乘积等于电源的输出电压；而当滑片滑到最左侧时，滑动变阻器短路，此时电流表2所示电流为流过电源的电流，由闭合电路欧姆定律列式，联立可求得内电阻．

解答：解：（1）先将电流表及滑动变阻器串接在电源两端；再并联另一支路，电路中连线避免交叉；答案如图所示；
（2）电流表G和定值电阻R组成了一个量程为10V的电压表，由U=E-Ir可得．图象与纵轴的交点为电源的电动势，由图可知，电动势E=7.5V；图象的斜率表示电源的内阻，内阻r=

7-5

0.5-0.1

=5.0Ω；
（3）由丁图可知，滑片滑到12cm之前，滑动变阻器一直断路，此时表头及定值电阻导通，电流值为9.0mA；则此时电源的输出电压：U=9.0mA×（990+10）=9.0V；由闭合电路欧姆定律U=E-Ir可得：9.0=E-0.009r
当滑片超过12cm时，滑动变阻器部分导通，当滑片滑到最左侧时电流为：I_短=0.52A；此时电压为：3.0mA×1000=3.0V；则有：
3.0=E-0.52r
联立解得：
E=9.1V，r≈11Ω
故答案为：（1）如图所示；（2）7.5；5.0．（3）9.1；11.0．

点评：本题难点在第3问，要注意表头与定值电阻在这里应作为电压表使用，计算时，由于达到最左侧时，流过表头的电流较小，故在计算中可以忽略不计．