知此电源的内电阻测量值为r=,电动势测量值为E=。
【解析】干电池的电动势和内阻的测量,一般需要电流表和电压表。
由于题中没有电压表,故需要将电流表G改装为电压表,且改装后电压表的量程应该达到1.5V,则总电阻为
,故定值电阻应选用的序号为G的电阻,而滑动变阻器应选用阻值较小的D;
②在两次测量过程中,通过电源的电流是两只电表的电流之和,则根据全电路欧姆定律有
,
解之,得
,
3、某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池。
该同学想测量一下这个电池的电动势E和内电阻
,但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱(最大阻值为9.999
,科当标准电阻用)一只电流表(量程
=0.6A,内阻
)和若干导线。
①请根据测定电动势E内电阻
的要求,设计图4中器件的连接方式,画线把它们连接起来。
②接通开关,逐次改变电阻箱的阻值
读处与
对应的电流表的示数I,并作记录
当电阻箱的阻值
时,
其对应的电流表的示数如图5所示。
处理实验数据时。
首先计算出每个电流值I的倒数
;再制作R-
坐标图,如图6所示,图中已标注出了(
)的几个与测量对应的坐标点,请你将与图5实验数据对应的坐标点也标注在图6中上。
③在图6上把描绘出的坐标点练成图线。
④根据图6描绘出的图线可得出这个
电池的电动势E=V,内电阻
解析:
根据闭合电路欧姆定律,测量电源的电动势和内电阻,需要得到电源的路端电压和通过电源的电流,在本实验中没有电压表,但是可以用电阻箱和电流表串联充当电压表,测量电源的路端电压,通过电流表的电流也是通过电源的电流,所以只需要将电流表和电阻箱串联接在电源两端即可。
实物图的连接如答图4所示。
由闭合电路欧姆定律有:
E=I(R+r+rg),解得:
,根据R-1/I图线可知:
电源的电动势等于图线的斜率,内阻为纵轴负方向的截距减去电流表的内阻。
答案:
①见答图4②见答图6③见答图6④1.5(1.46~1.54);0.3(0.25~0.35)
4、电流表一个,定值电阻R1=150
,定值电阻R2=100
,单刀单掷开关K,导线若干。
要求利用这些器材测量一干电池(电动势约1.5V)的电动势。
(1)按要求在实物图上连线。
(2)用已知量和直接测得量表示的待测电动势的表达式为E=,式中各直接测得量的意义是:
.
【解析】根据提供的器材,可任取一个定值电阻与电流表、干电池、开关接成一个串联电路,用欧姆定律建立方程组进行测量。
但在本题中,电流表量程为10.0mA,干电池的电动势约为1.5V,如果把定值电阻R1与电流表、干电池、开关接成一个串联电路,则回路中总电阻约为180
,回路中电流约为1.5V/180
=8.3mA,而如果把定值电阻R2与电流表、干电池、开关接成一个串联电路,,则回路中总电阻约为130
,回路中电流约为
1.5V/130
=11.5mA,
显然,该电流已超过电流表的量程。
考虑到实验的可行性,此时用定值电阻R2与R1串联即可,故有如下解答:
(1)连图:
左图只用R1接入电路;右图用R1和R2串联接入电路。
(连线如图)
(2)设I1是外电阻为R1时的电流,I2是外电阻为R1和R2串联时的电流,则有
,
解之,可解得干电池电动势为:
.
5、某同学在实验室测定一节干电池的电动势和内阻,实验室中有如下器材:
A.待测干电池B.电流表G(0~3mA,内电阻r1=20Ω)
C.电流表A(0~0.6A,内电阻r2=0.20)D.滑动变阻器甲(最大阻值10Ω)
E.滑动变阻器乙(最大阻值100Ω)F.定值电阻R1=100Ω
G.定值电阻R2=500ΩH.定值电阻R3=1.5kΩ
开关、导线。
由于没有电压表,为此他设计了如图所示的电路完成了实验要求的测量。
①为了方便并能较准确测量,滑动变阻器应选,定值电阻应选用。
(填写定值电阻前的序号)
②若某次测量中电流表G的示数为I1,电流表A的示数为I2;改变滑动变阻器的位置后,电流表G的示数为I1′,电流表A的示数为I2′。
则可知此电源的内电阻测量值为r=,电动势测量值为E=。
【解析】干电池的电动势和内阻的测量,一般需要电流表和电压表。
由于题中没有电压表,故需要将电流表G改装为电压表,且改装后电压表的量程应该达到1.5V,则总电阻为
,故定值电阻应选用的序号为G的电阻,而滑动变阻器应选用阻值较小的D;
②在两次测量过程中,通过电源的电流是两只电表的电流之和,则根据全电路欧姆定律有
,
解之,得
,
.
6、在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中,备有下列器材:
A.待测的干电池(电动势约为1.5V,内电阻小于1.0Ω)
B.电流表G(满偏电流3mA,内阻Rg=10Ω)
C.电流表A(0~0.6A,内阻0.1Ω)
D.滑动变阻器R1(0~20Ω,10A)E.滑动变阻器R2(0~200Ω,lA)
F.定值电阻R0(990Ω)G.开关和导线若干
(1)某同学发现上述器材中虽然没有电压表,但给出了两个电流表,于是他设计了如图所示中甲的(a)、(b)两个参考实验电路,其中合理的是图所示的电路;在该电路中,为了操作方便且能准确地进行测量,滑动变阻器应选(填写器材前的字母代号).
(2)图乙为该同学根据
(1)中选出的合理的实验电路利用测出的数据绘出的I1—I2图线(I1为电流表G的示数,I2为电流表A的示数),则由图线可以得被测电池的电动势E=V,内阻r=Ω。
【解析】本题中测定干电池的电动势和内电阻需要用电压表和电流表,由于题中只给了两个电流表,故可以通过改装来实现.因为定值电阻R0=990Ω,则电流表G与之串联较好,所以合理的是b图所示的电路,滑动变阻应选D;
根据全电路欧姆定律容易得到
,即
由I1—I2图线可以看出,图线与纵轴的交点为1.48
,即
,故电动势E=1.48V;又因为图线的斜率
,即
,故
.