Question

在做“用电流表和电压表测电池的电动势E(约3V)和内电阻r”的实验时，部分器材参数如下：电压表(量程3V)，电流表(量程0.6A)，定值电阻R₀(阻值为3Ω)，滑动变阻器R(阻值约30Ω)。

(1)小红按如图甲所示的电路图连接实物电路，在电路连接正确的情况下，当她闭合开关时发现电压表有示数，电流表没有示数，反复检查后发现电路连接完好，估计是某一元件断路，因此她拿来多用电表检查故障。她的操作如下：

a．断开电源开关S；

b．将多用表选择开关置于×1Ω挡，调零后，红黑表笔分别接R两端，读数为30Ω

c．将多用表选择开关置于×100Ω挡，调零后，将红黑表笔分别接电压表两端，发现指针读数如图乙所示，则所测阻值为____Ω，然后又将两表笔接电流表两端，发现指针位置几乎不变。由以上操作可判断发生断路故障的元件是____(填元件名称)。

(2)她设计的实验电路中定值电阻R₀的作用是(说出一条理由即可)___。

(3)请根据电路图把实物图丙没完成的连线连接好_____。

(4)在更换规格相同的元件后，她改变滑动变阻器的阻值，测出了6组对应的数据并在图象上描点如图丁所示，请在图丁中继续完成图象；并根据图象可得该电池的电动势E＝____V，电池内阻r＝____Ω(小数点后保留两位数字)。

Answer

2200 电流表 保护电源 实物图连线见图a；描点连线见图b

3.00 0.57

【解析】（1）将多用表选择开关置于×100Ω档，指针示数为22；则所测阻值为2.2×103Ω，然后又将两表笔接电流表两端，发现指针位置几乎不变，说明多用电表仍然测量的是电压表的内阻，也就说明了电流表处发生了断路，由以上操作可判断发生断路故障的元件是电流表．
（2）她设计的实验电路中定值电阻R0的作用是保护电阻；增大电源等效内阻，使调节时两电表示数变化明显．

根据原理图得出对应的实物图如图所示；

根据数据画出的U-I图像如图；

根据U-I图象得：当电流I=0时，U=3.00V，所以电池的电动势E=3.00V，
通过U-I图象求出该直线的斜率为，也就是r+R0=3.57Ω，所以电池内阻r=0.57Ω．
点睛：此题可以利用“等效电源”法分析误差大小，即可把“电压表”与“电源”看做一个“等效电源”，然后结合闭合电路欧姆定律讨论即可．