Question

现要测量某电源的电动势和内阻，备有以下器材：
电源E （电动势小于3V，内阻小于1Ω，最大允许电流1A）
电压表V （量程3V的理想电压表）
电阻箱R （调节范围0-99.99Ω）
定值电阻R （阻值等于2.00Ω）
导线若干，电键S一个
（1）将图（1）所示的实物连接成实验电路；
（2）关于定值电阻所起的作用，以下分析正确的是______
A、可防止调节电阻箱时电阻取值过小甚至短路，从而对电源起到保护作用
B、可防止流过电压表的电流过大而烧坏电压表
C、可使调节电阻箱时电压表读数变化范围更大，从而减小实验误差
D、避免因电阻箱调节范围太小，可以增大电路中外电路可取的电阻最大值
（3）闭合开关，调节电阻箱的阻值R，读出电压表相应的示数U，如图（2）所示．为了比较准确方便的得出实验结论，现用作图法处理数据，图线纵坐标表示电压表读数U，则图线的横坐标应选用______
A、R  B、   C、   D、
（4）根据上表数据以及第三问中选取的横坐标，某同学选取合适的标度作出了图（3）中所示的图线（其中横轴的物理含义和标度未标出），则由图线可知：E=______V；r=______Ω（保留到小数点后两位）

Answer 1

【答案】分析：（1）本实验由电压表和电阻箱测量电动势和内电阻，故将电阻箱串联在电源两端，电压表并联在电源两端；
（2）定值电阻在电路中可以作为内电阻处理，可以增大内电阻；使电压表的示数范围更广；同时还要以起到保护作用；
（3）由闭合电路欧姆定律可得出表达式，为了更容易得出结果，应让图象为直线，由数学关系可得出横坐标；
（4）根据数学公式及图象，可得出图象的截距及斜率的含义；即可求出电动势和内电阻
解答：解：（1）电压表为理想电压表，故不能串联在外电路，只能与电阻并联．而电阻箱与定值电阻若并联，则电路中电阻将小于3Ω，而导致电流超过电源允许的1A的电流，因此电路设计为电阻箱与电阻串联在外电路．考虑到电源的内阻较小，如果将电压表直接接在电源两端，则调节电阻箱时，电压表的示数变化范围较小，因此将电压表与电阻箱并联，电路实物连线如图所示．
（2）定值电阻的作用可等效“塞”到电源内部，增大电源内阻，从而外电路调节时，电压表的示数调节范围更大，同时起到当电阻箱电阻调节过小时保护电源，控制电路的最大电流，故A、C正确，电压表的量程大于电源的电动势，故B错误；电阻箱的调节范围完全可以控制整个电路，故电阻箱的调节范围不存在过小的现象，D错误．
（3）由闭合电路的欧姆定律可得：U=E-（R+r），即纵坐标为U时，要求能直观反映变量之间的关系，图线应该为直线，横坐标必须为，C正确；
（4）由图可知纵轴截距为2.00V，即E=2.00V，由表格数据结合图象可知，当U=1.57V时，≈0.196A，从横轴的三根粗线可看出，当U=1.30V时，横坐标截距为0.30A，故图线的斜率的绝对值为R+r=Ω≈2.33Ω，故r≈0.33Ω．
故答案为：（1）如图
（2）AC
（3）C
（4）2.00； 0.33．
点评：本题中考查测量电动势和内电阻的实验中原理及数据分析，注意在数据处理中应注意根据公式得出直线进行处理．