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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
某同学要测量某未知电源的电动势和内阻,他设计的电路图如图$1$所示,供选择的仪器如下。
①未知电源,电动势约$3\;\rm V$,内阻约$0.5\;\rm \Omega$
②电压表$\rm V$(量程$3\;\rm V$,内阻$R_{V}$约$10\;\rm k\Omega)$
③电流表$\rm A$(量程$0.6\;\rm A$,内阻$R_{A}$约$0.4\;\rm \Omega)$
④滑动变阻器$R_{1}(0\sim 20\;\rm \Omega$,$2\;\rm A)$
⑤滑动变阻器$R_{2}(0\sim 500\;\rm \Omega$,$1\;\rm A)$
⑥定值电阻$R_{0}$(阻值为$5.0\;\rm \Omega)$
⑦开关两个、导线若干
为方便操作,实验时,滑动变阻器应选择 (填“④”或“⑤”)。
电源的电动势比较小,故选:阻值较小的滑动变阻器$R_{1}$,故选:④。
实验时,先闭合$S_{1}$,将$S_{2}$合向$1$,调节滑动变阻器$R$,使电流表和电压表有较大偏转,电压表和电流表的示数如图$2$所示,则电压值为 $\;\rm V$,电流值为 $\;\rm A$,电流表的内阻$R_{A}=$ $\;\rm \Omega$(最后一空保留$2$位有效数字)。
电压表的分度值为$0.1\;\rm V$,由图可知电压表的示数为$2.80\;\rm V$;电流表的分度值为$0.02\;\rm A$,由图可知电流表的示数为$0.52\;\rm A$;根据闭合电路欧姆定律可得$\dfrac{U_{1}}{I_{1}} = R_{A} + R_{0}$
解得电流表的内阻为
$R_{A}=0.38\;\rm \Omega$
再将$S_{2}$合向$2$,并调整电压表的接线,多次调节滑动变阻器的阻值,记录每次调节后电流表的示数$I$和电压表对应的示数$U$,根据测得的多组$U$、$I$数据,作$U﹣I$图像,测得图像与纵轴的截距为$b$,图像斜率的绝对值为$k$,则可求得电源的电动势为$E=$ ,内阻$r=$ (均用题中物理量符号或字母表示)。
根据闭合电路欧姆定律可得
$E=U+I(R_{0}+R_{A}+r)$
可得
$U=-I(R_{0}+R_{A}+r)+E$
可知$U-I$图像的纵轴截距等于电动势,则有
$E=b$
$U-I$图像的斜率绝对值为
$k=R_{0}+R_{A}+r$
可得内阻为
$r=k-5.38$
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