Question

19．利用如图所示的电路可以较为准确地测量电源的电动势．图中a为标准电源，其电动势为E_s，b为待测电源；E为工作电源，R为滑动变阻器，G为零刻度在中央的灵敏电流计．AB为一根粗细均匀的电阻丝，滑动片C可在电阻丝上移动，AC之间的长度可用刻度尺量出．
实验步骤如下：
（1）按实验原理图连接好电路；
（2）调整滑动变阻器R的滑片至合适位置后，闭合开关S₁；
（3）将S₂接1，调节滑动片C使电流计示数为零，记下AC间的长度L₁；
（4）将S₂接2，重新调整C位置，使电流计示数为零，并记下AC间的长度L₂；
（5）断开S₁、S₂，计算待测电源的电动势的表达式为，E_x=$\frac{{L}_{2}}{{L}_{1}}{E}_{s}$．

Answer 1

分析 由题意及电路图可得出实验的原理，则根据电路结构可知该电路是一个并联分压电路，当E_s电压等于AC电压时，使电流表指针指零，根据两次AC电压的关系找出E_x和E_s的关系．

解答 解：（3）由（1）、（2）可知AB导线中的电流保持不变，要使电流计指向零刻度，则加在AC两端的下方电压等于金属导线上的分压，即电源电动势等于金属导线上的分压，
根据分压关系可知，分压之比等于导线长度之比，故记录导线长度即可求得电压之比，故第3步中记下AC间的长度L₁；
（4）第4步时，测量待测电源的电动势，方向不变，即使电流计指针指向零，再记下AC间的长度L₂；
（5）要使G中电流为零，则应使AC段的电压恰好等于接入电源的电动势，设AB上单位长度的电阻为r，则有：
I₀L₁r=E_s
I₀L₂r=E_x
联立解得：E_x=$\frac{{L}_{2}}{{L}_{1}}{E}_{s}$．
故答案为：（3）AC间的长度L₁；（4）电流计示数为零，AC间的长度L₂；（5）$\frac{{L}_{2}}{{L}_{1}}{E}_{s}$

点评 近几年的物理实验的考查已不再局限于基本问题的考查，而是更多的进行一些设计性实验的考查，在解决问题时应注意理解实验中的原理，再结合学过的实验内容进行分析解答，本题关键明确实验原理，知道并联分压电路，用ES去抵消AC上分得的电压，使得电流表指针指为零．