Question

為了測量某高內(nèi)阻電源的電動勢E和內(nèi)阻r（電動勢約5V、內(nèi)阻約500Ω），現(xiàn)提供下列器材：
A．待測電源                    B．電壓表V（0-3V，內(nèi)阻約幾千歐）
C．電流表A（10mA，R_A=10Ω）    D．電阻箱R₀（0-9999.9Ω）
E．滑動變阻器R₁（0-20Ω）      F．滑動變阻器R₂（0-1000Ω）
G．開關(guān)及導(dǎo)線                 H．干電池若干節(jié)（內(nèi)阻很小）
（1）實(shí)驗(yàn)中需要將電壓表改裝．首先測定其內(nèi)阻，某同學(xué)采用圖甲所示的電路，電源為干電池組．開關(guān)S閉合前，電阻箱R₀的阻值應(yīng)該調(diào)到

 

（選填“零”或“最大”）．閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)電阻箱，當(dāng)電壓表指針滿偏時(shí)，阻值為R₀₁=2950Ω；當(dāng)電壓表指針半偏時(shí)，阻值為R₀₂=8900Ω．則電壓表內(nèi)阻R_V=

 

Ω．
（2）采用圖乙所示的電路測量電源電動勢和內(nèi)阻．電阻箱R₀與電壓表串聯(lián)構(gòu)成量程為6V的電壓表，則R₀=

 

Ω；滑動變阻器應(yīng)選

 

（選填“R₁”或“R₂”）．
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)測得數(shù)據(jù)，作出電源路端電壓U隨電流I變化的圖象如圖丙所示，由圖象可知E=

 

V，r=

 

Ω．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)閉合電路定律，抓住電源的外電壓不變，求出電壓表的內(nèi)阻．
（2）電壓表改裝串聯(lián)電阻起分壓作用，根據(jù)串并聯(lián)電路的特點(diǎn)，根據(jù)歐姆定律求出R₀的值．從減小測量誤差的角度選擇滑動變阻器．
（3）在U-I圖線中，縱軸截距表示電動勢，圖線斜率的絕對值表示內(nèi)阻．

解答：解：（1）開關(guān)S閉合前，電阻箱R₀的阻值應(yīng)該調(diào)到最大．
根據(jù)歐姆定律得，當(dāng)滿偏時(shí)有U=I_M（R₀₁+R_V），
當(dāng)半偏時(shí)有：U=

Im

2

(R02+RV)
則R01+RV=

1

2

(R02+RV)，
解得R_V=3000Ω．
（2）將電壓表改裝成量程為6V的電壓表，根據(jù)歐姆定律得，R0=

U

Im

-RV，Im=

U′

RV

．U=6V，U′=3V，
代入計(jì)算，解得R₀=3000Ω．
因?yàn)殡娫吹膬?nèi)阻大約在500Ω，為了減小測量的誤差，使得電壓表和電流表示數(shù)變化明顯一些，滑動變阻器選擇R₂．
（3）縱軸截距表示電動勢，所以E=5.0V，圖線斜率的絕對值為內(nèi)電阻，則r=

5-1

8×10-3

=500Ω．而電源的內(nèi)阻需減去電流表的內(nèi)阻，為490Ω．
故答案為：（1）最大，3000    （2）3000  R₂  （3）5.0，490

點(diǎn)評：解決本題的關(guān)鍵掌握電表的改裝，以及測量電壓電動勢和內(nèi)阻的原理，會運(yùn)用圖象法求電動勢和內(nèi)電阻．