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高中 | 闭合电路的欧姆定律基本问题题目答案及解析如下,仅供参考!
选修3-1
第二章 恒定电流
2.7 闭合电路的欧姆定律
闭合电路的欧姆定律基本问题
某同学利用如图甲所示的电路测量一电源的电动势和内阻(电动势$E$约为$2\;\rm V$,内阻约为几欧姆)。
可供选用的器材有:
$\rm A$.电流表$\rm A$(量程$0$~$30\;\rm mA$,内阻为$27\;\rm \Omega$)
$\rm B$.电压表$\rm V$$_{1}$(量程$0$~$3\;\rm V$,内阻约为$2\;\rm k\Omega$)
$\rm C$. 电压表$\rm V$$_{2}$(量程$0$~$15\;\rm V$,内阻约为$10\;\rm k\Omega$)
$\rm D$.滑动变阻器$R$(阻值$0$~$50\;\rm \Omega$)
$\rm E$. 定值电阻$R_{1}=3\;\rm \Omega$
$\rm F$. 定值电阻$R_{2}=300\;\rm \Omega$
为更准确地进行实验测量,电压表应该选择 ,定值电阻应该选择 ;(填仪器前面的字母)
实验中电压表和电流表的读数如下:
序号 | $1$ | $2$ | $3$ | $4$ | $5$ | $6$ |
$I/\rm mA$ | $4.0$ | $8.0$ | $12.0$ | $16.0$ | $18.0$ | $20.0$ |
$U/\rm V$ | $1.72$ | $1.44$ | $1.16$ | $0.88$ | $0.74$ | $0.60$ |
电源的电动势约为$2\;\rm V$,为减小实验误差,应采用量程为$3\;\rm V$的电压表,故选:$\rm B$;
内阻约为几欧姆,则回路中最小的短路电流为$I_{短}=\dfrac{E}{r}=\dfrac{2}{9}\;\rm{A} \approx 0.22\;\rm {A}$
电流表$\rm A$的量程只有$30\;\rm mA$,故应并联一个电阻扩大电流表量程,根据电流表改装原理$I=I_{{A}}+\dfrac{I_{{A}}R_{{g}}}{R}$
定值电阻应该较小的,故选:$\rm E$;
在图乙中已根据上述实验数据进行描点,画出$U-I$图像 ;
见解析
"]]$U-I$图像如图所示。
由图像可知,电源电动势$E=$ $\;\rm V$,内阻$r=$ $\;\rm \Omega$。(结果保留两位小数)
根据闭合电路的欧姆定律$E=U+\left(I+\dfrac{IR_{{A}}}{R_{1}}\right)\left(r+\dfrac{R_{{A}}R_{1}}{R_{{A}}+R_{1}}\right)$
整理得$U=- I\dfrac{rR_{{A}}+rR_{1}+R_{{A}}R_{1}}{R_{1}}+E$,$U − I$图像的纵截距表示电源电动势,电源电动势为$E=2.00\;\rm V$
$U − I$图像的斜率的绝对值为$|k|=\dfrac{rR_{{A}}+rR_{1}+R_{{A}}R_{1}}{R_{1}}=\dfrac{2-0.6}{20 \times 10^{- 3}}\;\rm \Omega$
内阻为$r=4.30\;\rm \Omega$。
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