Question

3．某兴趣小组正在做测量废电池的电动势和内阻的实验，现有以下器材：
A．干电池E（电动势约为1.5V、内电阻大约为1.0Ω）
B．电压表V₁（0～3V）
C．电压表V₂（0～15V）
D．电流表A₁（0～0.6A、内阻0.1Ω）
E．电流表A₂（0～3A、内阻10Ω）
F．滑动变阻器R₁（0～10Ω、10A）
G．滑动变阻器R₂（0～100Ω、1A）
H．开关、导线若干
（1）为了方便且能较准确地进行测量，其中应选用的滑动变阻器是R₁（填写R₁或R₂ ）电压表应选取V₁（填写V₁或V₂），电流表应选A₁（填写A₁或A₂）．
（2）请在如图1的线框内画出你所设计的实验电路图，并在图中标上所选用器材的符号：

（3）如图2所示为某一同学根据他设计的实验，绘出的U-I图线（U为电压表的示数，I为电流表的示数），由图线可求得被测电池的电动势E=1.47V，内电阻r=0.80Ω．（内阻保留两位有效数字）

Answer 1

分析 （1）根据给出的仪器可进行选择；注意电压表量程过大；为方便实验操作，应选最大阻值较小的滑动变阻器．
（2）根据所给实验器材与伏安法测电源电动势与内阻的原理选择实验器材．
（3）根据实验电路求出图象的函数表达式，然后根据图象求出电源电动势与内阻．

解答 解：（1）滑动变阻器起调节电路作用，若总电阻太大，则调节时电阻变化过大，使电路中电流太小，故应选取小一点的电阻，一般约为内阻的几十倍即可；故选R₁；
干电池的电动势约1.5V，所以要所以量程比较小（3V）的电压表V₁；
测量电源的电动势与内电阻的实验过程中，电流值一般小于1A，所以要选择量程为0.6A的A₁；
（2）电路直接采用串联即可，定值电阻与电流表G串联作为电压表并联在电源两端，采用的是电流表内接法；电路图如右图所示；

（3）I₂为零时，表示断路，I₁=1.47mA E=I₁（R_G+R₃）=1.47V 从横坐标0.1A到0.4A，相差0.3A 纵坐标变化量为0.24V （0.24mA对应于0.24V） r=$\frac{0.24}{0.3}$=0.8Ω；故电源的电动势E=1.47 （1.46～1.48均对），内阻r=0.80Ω（0.79～0.85均可以）
故答案为：（1）R₁    V₁    A₁；（2）如右图；（3）1.47（1.46～1.48）；0.80（0.79～0.85）；

点评 在应用图象法处理实验数据求电源电动势与内阻时，要根据实验电路与实验原理求出图象的函数表达式，然后求出电源电动势与内阻．