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資源介紹
2006~2021高中物理電學實驗測電動勢和內阻-電流表+電阻箱打包
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2021年 湖南卷 202110
12.(2021·湖南卷,12)某實驗小組需測定電池的電動勢和內阻,器材有:一節待測電池、一個單刀雙擲開關、一個定值電阻(阻值為R0)、一個電流表(內阻為RA)、一根均勻電阻絲(電阻絲總阻值大于R0,并配有可在電阻絲上移動的金屬夾)、導線若干。由于缺少刻度尺,無法測量電阻絲長度,但發現桌上有一個圓形時鐘表盤。某同學提出將電阻絲繞在該表盤上,利用圓心角來表示接入電路的電阻絲長度。主要實驗步驟如下:
(1)將器材如圖a連接;
(2)開關閉合前,金屬夾應夾在電阻絲的 端(選填“a”或“b”);
(3)改變金屬夾的位置,閉合開關,記錄每次接入電路的電阻絲對應的圓心角θ和電流表示數I,得到多組數據;
(4)整理數據并在坐標紙上描點繪圖,所得圖像如圖b所示,圖線斜率為k,與縱軸截距為d,設單位角度對應電阻絲的阻值為r0,該電池電動勢和內阻可表示為E= ,r= ;(用R0、RA、k、d、r0表示)
(5)為進一步確定結果,還需要測量單位角度對應電阻絲的阻值r0,利用現有器材設計實驗,在圖c虛線框中畫出實驗電路圖(電阻絲用滑動變阻器符號表示);
(6)利用測出的r0,可得該電池的電動勢和內阻。
解析:(2)為了保護電流表,閉合開關前應使電路中的電阻最大,故金屬夾應夾在電阻絲的b端。
(4)由閉合電路的歐姆定律得E=I(r+RA+R0+θr0),整理得 = (r+RA+R0)+ θ,結合題圖b可得k= ,d= (r+RA+R0),解得E= ,r= -RA-R0。
(5)實驗電路圖如圖所示,先將單刀雙擲開關S接1,記下電流表的示數I0,然后將單刀雙擲開關S接2,移動金屬夾的位置,直到電流表的示數為I0,記下此時接入電路的電阻絲對應的圓心角θ0,則r0= 。
答案:(2)b (4) -RA-R0 (5)圖見解析
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