Question

11．用图甲所示的电路，测定某蓄电池的电动势和内阻，R为电阻箱，阻值范围0～9999Ω，R₀是定值电阻，电压表内阻对电路的影响忽略不计．
该同学连接好电路后，闭合开关S，改变电阻箱接入电路的电阻值，读取电压表的示数．根据读取的多组数据，他画出了图乙所示的图象．

（1）电路中定值电阻R₀的作用是保护电源，防止短路．
（2）请根据图甲电路图，连接实物图．
（3）在图乙所示图象中，$\frac{1}{U}$=0.10V^-1时，外电路的状态最接近断路（选填“正常通路”、“断路”或“短路”）状态．
（4）根据该图象可求得该电池的电动势E=10V，内阻r=5.0Ω．（结果保留两位有效数字）

Answer 1

分析 根据图甲电路图，连接实物图；并根据电路图分析定值电阻的作用．
根据实验的原理得出$\frac{1}{U}$-$\frac{1}{{R}_{0}+R}$关系式，通过图线的斜率和截距求解电源的电动势和内阻．

解答 解：（1）由题意可知，电路中R₀的作用是保护电源，防止短路．
（2）根据图甲电路图，连接实物图．

（3）由图可知，当总电阻的倒数为0时，达到0.10V^-1；故说明此时外电路电阻无穷大，接近断路；
（4）在闭合电路中，电源电动势：E=U+Ir=U+$\frac{U}{{R}_{0}+R}$r，则$\frac{1}{U}$=$\frac{1}{E}$+$\frac{r}{E}$$\frac{1}{{R}_{0}+R}$，
由图b所示图象可知，截距b=$\frac{1}{E}$=0.1，斜率：k=$\frac{r}{E}$=0.5，
则电源电动势E=$\frac{1}{b}$=10V，电源内阻r=kE=5.0Ω；
故答案为：（1）保护电源，防止短路
（2）如图所示
（3）10；5.0

点评 只用电压表和变阻箱测电动势和内电阻的方法叫“伏欧法”，若用图象解时，基本思路是：用学过的物理定律列出表达式，再结合数学整理表达出有关一次函数式y=kx+b的形式，再求出k和b即可．