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高中 | 电表的改装题目答案及解析如下,仅供参考!
选修3-1
第二章 恒定电流
2.4 串联电路和并联电路
电表的改装
某实验小组准备测量一节干电池的电动势和内阻,实验室提供了下列器材:
$\rm A$.多用电表(电压挡量程$2.5\;\rm V$,内阻未知);
$\rm B$.毫安表(量程$200\;\rm mA$,内阻为$1.20\;\rm \Omega$);
$\rm C$.定值电阻$R_{1}=0.6\;\rm \Omega$;
$\rm D$.定值电阻$R_{2}=2.0\;\rm \Omega$;
$\rm E$.滑动变阻器$R$;
$\rm F$.电键和导线若干。
根据提供的器材,设计电路如图$1$所示。
将毫安表与定值电阻$R_{1}$改装成电流表如虚线框中所示,改装后的量程为 $\;\rm A$;
毫安表的满偏电压为$U_{0}=I_{0}r_{0}=0.24\;\rm V$
则,改装后的最大量程为$I_{{A}}=I_{0}+\dfrac{U_{0}}{R_{1}}=0.6\;\rm {A}$
所以,改装后的量程为$0 ∼ 0.6\;\rm A$;
为了精确测量,图中多用电表的右边表笔$P$应接到 (选填“$\rm B$”或“$\rm C$”)处;
由于改装后的电流表的内阻已知,为了精确测量,图中多用电表代替的电压表应为电源的“内接法”,即右边表笔$P$应接到“$\rm B$”处;
闭合电键,调节滑动变阻器滑片,多次记录多用电表的示数$U$、毫安表的示数$I$。其中一次测量时多用电表示数如图$2$所示,其读数为 $\;\rm V$;
由图$2$可知,多用电表的读数为$1.15\;\rm V$;
作$U − I$图线如图$3$所示,该干电池电动势$E=$ $\;\rm V$;内阻$r=$ $\;\rm \Omega$(以上结果均保留三位有效数字)。
由($1$)分析可知,电路中电流为毫安表示数的$3$倍。改装后的电流表的内阻为$R_{{A}}=\dfrac{U_{0}}{I_{{A}}}= 0.4\;\rm \Omega$
根据欧姆定律$E=U+3I(r+R_{2}+R_{A})$
整理可得$U=-3(r+R_{2}+R_{A})I+E$
可得$U − I$图线的斜率的绝对值为$k=\dfrac{1.45-0.5}{80 \times 10^{- 3}}=3\left( r+R_{2}+R_{{A}} \right)$
截距为$b=1.45{\;\rm V}=E$
所以$E=1.45\;\rm V$,$r=1.56\;\rm \Omega$。
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