Question

为了测定某迭层电池的电动势（约15～18V）和内阻（小于2Ω），需要把一个量程为6V的直流电压表接一个固定电阻（用电阻箱代替），改装量程为18V的电压表，然后用伏安法测电源的电动势和内阻，以下是该实验的操作过程：
（1）把电压表量程扩大，实验电路如图甲所示，请完成第五步的填空．
第一步：把滑动变阻器滑动片移到最右端
第二步：把电阻箱阻值调到0
第三步：闭合开关
第四步：把滑动变阻器滑动片调到适当位置，使电压表读数为6V
第五步：把电阻箱阻值调到适当值，使电压表读数为

2

V
第六步：不再改变电阻箱阻值，保持电压表和电阻箱串联，撤去其他线路，即得量程为18V的电压表

（2）上述实验可供选择的器材有：
A、迭层电池（电动势约15～18V，内阻小于2Ω）
B、电压表（量程为6V，内阻约10KΩ）
C、电阻箱（阻值范围0～999 9Ω，额定功率小于10W）
D、电阻箱（阻值范围0～999 99Ω，额定功率小于10W）
E、滑动变阻器（阻值范围0～20Ω，额定电流2A）
F、滑动变阻器（阻值范围0～2KΩ，额定电流0.2A）
电阻箱应选

D

，滑动变阻器应选

E

 （用大写字母表示）
（3）用扩大了量程的电压表（电压表的表盘没变），方法采用伏安法，测量电源电动势E和内阻r，实验电路如图乙所示，得到多组电压U和电流I的值，并作出U-I图象如图丙所示．可知电池的电动势为

17.4

V，内电阻为

1.83

Ω． （保留三位有效数字）

Answer 1

分析：（1）把6V的直流电压表接一固定电阻（用电阻箱代替），改装为量程为18V的电压表时，将直流电压表与电阻箱串联，整个作为电压表，据题分析，电阻箱阻值调到零，电压表读数为6V，则知把电阻箱阻值调到适当值，使电压表读数为2V．
（2）根据串联电路的特点，可确定出电阻箱的电阻与电压表内阻的关系，选择电阻箱的规格．在分压电路中，为方便调节，滑动变阻器选用阻值较小的．
（3）由于电压表的表盘没变，改装后的电压表的读数应为电压表读数的3倍．U-I图线纵轴截距的3倍表示电动势，斜率的3倍大小等于电池的内阻．

解答：解：（1）把6V的直流电压表接一电阻箱，改装为量程为18V的电压表时，将直流电压表与电阻箱串联，整个作为一只电压表，据题分析，电阻箱阻值调到零，电压表读数为6V，则知把电阻箱阻值调到适当值，使电压表读数为2V．
（2）由题，电压表的量程为6V，内阻约为10kΩ，要改装成18V的电压表，根据串联电路的特点可知，所串联的电阻箱电阻应为2×10kΩ=20000Ω．故电阻箱应选电阻箱（阻值范围0～99999Ω，额定功率小于10W）．在分压电路中，为方便调节，滑动变阻器选用阻值较小的，即选E．
（3）由丙读出，外电路断路时，电压表的电压为U=5.8V，则电源的电动势为E=3×5.8=17.4 V，内阻为r=

E-U

I

=1.83Ω．
故答案为：（1）2；（2）D，E；（3）17.4，1.83．

点评：本题涉及电表的改装，其原理是串联电路的特点．伏安法测量电源的电动势和内阻的原理是闭合电路欧姆定律，要注意路端电压应为改装后电压表的读数．