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2006~2021高中物理电学实验测电动势和内阻-电流表+电阻箱打包
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2021年 湖南卷 202110
12.(2021·湖南卷,12)某实验小组需测定电池的电动势和内阻,器材有:一节待测电池、一个单刀双掷开关、一个定值电阻(阻值为R0)、一个电流表(内阻为RA)、一根均匀电阻丝(电阻丝总阻值大于R0,并配有可在电阻丝上移动的金属夹)、导线若干。由于缺少刻度尺,无法测量电阻丝长度,但发现桌上有一个圆形时钟表盘。某同学提出将电阻丝绕在该表盘上,利用圆心角来表示接入电路的电阻丝长度。主要实验步骤如下:
(1)将器材如图a连接;


(2)开关闭合前,金属夹应夹在电阻丝的　　　　端(选填“a”或“b”);
(3)改变金属夹的位置,闭合开关,记录每次接入电路的电阻丝对应的圆心角θ和电流表示数I,得到多组数据;
(4)整理数据并在坐标纸上描点绘图,所得图像如图b所示,图线斜率为k,与纵轴截距为d,设单位角度对应电阻丝的阻值为r0,该电池电动势和内阻可表示为E=　　　　,r=　　　　;(用R0、RA、k、d、r0表示)
(5)为进一步确定结果,还需要测量单位角度对应电阻丝的阻值r0,利用现有器材设计实验,在图c虚线框中画出实验电路图(电阻丝用滑动变阻器符号表示);
(6)利用测出的r0,可得该电池的电动势和内阻。
解析:(2)为了保护电流表,闭合开关前应使电路中的电阻最大,故金属夹应夹在电阻丝的b端。
(4)由闭合电路的欧姆定律得E=I(r+RA+R0+θr0),整理得 = (r+RA+R0)+ θ,结合题图b可得k= ,d= (r+RA+R0),解得E= ,r= -RA-R0。
(5)实验电路图如图所示,先将单刀双掷开关S接1,记下电流表的示数I0,然后将单刀双掷开关S接2,移动金属夹的位置,直到电流表的示数为I0,记下此时接入电路的电阻丝对应的圆心角θ0,则r0= 。

答案:(2)b　(4) 　 -RA-R0　(5)图见解析

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