Question

9．為了測定某迭層電池的電動(dòng)勢（約20-22V）和內(nèi)電阻（小于2），需要把一個(gè)量程為10V的直流電壓表接一個(gè)固定電阻（用電阻箱代替），改裝量程為30V的電壓表，然后用伏安法則電源的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻，以下是該實(shí)驗(yàn)的操作過程：
（1）把電壓表量程擴(kuò)大，實(shí)驗(yàn)電路如圖甲所示，請完成第五步的填空．
第一步：把滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)片移至最右端
第二步：把電阻箱阻值調(diào)到0
第三步：變化開關(guān)
第四步：把滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)片調(diào)到適應(yīng)位置，使電壓表讀數(shù)為9V
第五步：把電阻箱阻值調(diào)到適當(dāng)值，使電壓表讀數(shù)為V
第六步：不再改變電阻箱阻值，保持電壓表和電阻箱串聯(lián)，搬去其他線路，即得量程為30V的電壓表
（2）上述實(shí)驗(yàn)可供選擇的器材有：
A．疊層電池（電動(dòng)勢約20～22V，內(nèi)阻小于2Ω）
B．電壓表（量程為10V，內(nèi)阻約10kΩ）
C．電阻箱（阻值范圍0～9999Ω，額定功率小于10W）
D．電阻箱（阻值范圍0～99999Ω，額定功率小于10W）
E．滑動(dòng)變阻器（阻值為0～20Ω，額定電流2A）
F．滑動(dòng)變阻器（阻值為0～2kΩ，額定電流0.2A）
電阻箱應(yīng)選D，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選E（用大寫母表示）．
（3）用擴(kuò)大了量程的電壓表（電壓表的表盤沒變），方法采用伏安法，測量電源電動(dòng)勢E和內(nèi)阻r，實(shí)驗(yàn)電路如圖乙所示，得到多組電壓U和電流I的值，并作出U-I圖象如圖乙所示．可知電池電動(dòng)勢為21.3V，內(nèi)電阻為1.75Ω．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)，可確定出電阻箱的電阻與電壓表內(nèi)阻的關(guān)系，選擇電阻箱的規(guī)格．在分壓電路中，為方便調(diào)節(jié)，滑動(dòng)變阻器選用阻值較小的．
（2）由于電壓表的表盤沒變，改裝后的電壓表的讀數(shù)應(yīng)為電壓表讀數(shù)的3倍．U-I圖線縱軸截距的3倍表示電動(dòng)勢，斜率的3倍大小等于電池的內(nèi)阻．

解答 解：（1）電壓表的量程為10V，內(nèi)阻約為10kΩ，要改裝成30V的電壓表，根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)可知，所串聯(lián)的電阻箱電阻應(yīng)為2×10kΩ=20000Ω．故電阻箱應(yīng)選電阻箱D（阻值范圍0～99999Ω，額定功率小于10W）．在分壓電路中，為方便調(diào)節(jié)，滑動(dòng)變阻器選用阻值較小的，即選E．
（2）由丙讀出，外電路斷路時(shí)，電壓表的電壓為U=7.1V，則電源的電動(dòng)勢為E=3×7.1=21.3V，內(nèi)阻為r=$\frac{△U}{△I}$=$\frac{21.3-5.0×3}{3.5}$=1.75Ω．
故答案為：（1）D；E；（2）21.3；1.75．

點(diǎn)評(píng) 本題涉及電表的改裝，其原理是串聯(lián)電路的特點(diǎn)．伏安法測量電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻的原理是閉合電路歐姆定律，要注意路端電壓應(yīng)為改裝后電壓表的讀數(shù)．