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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
某兴趣小组要测量一个电池组的电动势和内阻,电动势约为$3\;\rm V$,内阻约为$2\;\rm \Omega$。现有如下实验器材:
$\rm A$.电压表$\rm V$(量程$0\sim 15\;\rm V$,内阻约为$3\;\rm k\Omega$)
$\rm B$.电流表$\rm A$(量程$0\sim 3\;\rm mA$,$R_{g}$约为$10\;\rm \Omega$)
$\rm C$.定值电阻($R_{0}=8\;\rm \Omega$)
$\rm D$.电阻箱$R_{1}(0\sim 999.9\;\rm \Omega$)
$\rm E$.滑动变阻器$R_{2}(0\sim 3000\;\rm \Omega$)
$\rm F$.待测电池组
$\rm G$.电键$\rm S$、导线若干
为完成实验,需要将电流表$\rm A$改装成较大量程的电流表,该小组设计了测量电流表$\rm A$内阻的实验电路如图$1$所示,电源电压为$9\;\rm V$。闭合$\rm S_{1}$,断开$\rm S_{2}$,调节$R_{2}$使电流表$\rm A$满偏;保持$R_{2}$阻值不变,闭合$\rm S_{2}$,调节$R_{1}$,当电流表$\rm A$的示数为满偏电流的一半时,$R_{1}=8\;\rm \Omega$,则电流表$\rm A$的内阻$R_{g}=$ $\;\rm \Omega$。将电流表$\rm A$与定值电阻$R_{0}$ (选填“串”或“并”)联,改装后电流表的量程为 $\;\rm mA$;
闭合$\rm S_{2}$,固定$R_{2}$,调节$R_{1}$,使电流表半偏,则两支路阻值相等,当电阻箱阻值$R_{1}=8\;\rm \Omega$时,电流表$\rm G$的内阻的测量值为$R_{g}=8\;\rm \Omega$;
将电流表$\rm A$与定值电阻$R_{0}$并联,所以其改装后的量程为$I=I_{{g}}+\dfrac{I_{{g}}R_{{g}}}{R_{0}}=6\;\rm{mA}$;
为尽可能地准确测量电池组的电动势和内阻,该小组选择电阻箱$R_{1}$与上述改装的电流表完成实验,请将图$2$内电路图补充完整(所选器材要标明符号);
见解析
"]]其测量电源电动势,有改装后的电流表、电阻箱、电源。即利用电流表和电阻箱测量电源电动势和内阻,所以其电路图如图所示
按正确的电路图连接好电路进行实验,并多次测量,同时记录各仪器的读数,然后作出$\dfrac{1}{I}- R$图像如图$3$所示。若图像的斜率为$k$,纵轴截距为$b$,则待测电池组的电动势$E=$ ,内阻$r=$ 。(用$k$、$b$表示,题中字母均为基本单位下的值)
根据实验原理有$E=\left( I+ \dfrac{IR_{{g}}}{R_{0}} \right)\left( R+ \dfrac{R_{0}R_{{g}}}{R_{0}+R_{{g}}}+r \right)$
整理有$\dfrac{1}{I}=\dfrac{2}{E} \cdot R+\dfrac{2}{E} \cdot r+\dfrac{8}{E}$
即斜率有$k=\dfrac{2}{E}$,$b=\dfrac{2}{E} \cdot r+\dfrac{8}{E}$
整理有$E=\dfrac{2}{k}$,$r=\dfrac{b}{k}-4$。
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