手机电池多为锂电池,这种电池的电动势并不是一个定值,刚充满的电池电动势约4.2V,在使用过程中降低到3.2V时建议终止放电。为尽可能精确地测量出某手机电池刚充满电时的电动势,可供选用的器材如下∶
A.电流表A:量程0~0.6A、内阻0.6Ω
B.电压表V:量程0~15V、内阻3kΩ
C.滑动变阻器R:最大阻值5Ω
D.电阻箱R0: 0~9999Ω
E.待测手机电池E
F.一个开关S及导线若干
(1)选用合适的仪器,在答题纸的虚线框内画出你设计的实验电路图_________;
(2)根据自己设计的电路,得到电动势需要测量的物理量有________,电动势测量值的表达式________。
电阻箱的示数和相应电流表示数
【解析】
(1)常见的测量电源电动势的方法有伏安法、伏阻法、安阻法,本实验电压表量程过大,滑动变阻器阻值太小,会使电流表过载,因而应选用安阻法。
(2)根据安阻法原理E=I(r+R+RA),需记录电阻箱阻值R及对应的电流表读数I;
根据闭合电路的欧姆定律有
联立可解得
电动势:
是反映电源把其他形式能转化为电能本领大小的物理量。例如一节干电池的电动势E=15V,物理意义是指:电路闭合后,电流通过电源,每通过1C的电荷,干电池就把15J的化学能转化为电能。
电动势与电势差的比较:
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实验方案对实验测量的精度有直接的影响,某学习小组对“测量电源的电动势和内阻”的实验方案进行了探究。实验室提供的器材有:
干电池一节(电动势约1.5 V,内阻小于1 Ω);
电压表V (量程3 V,内阻约3 kΩ);
电流表A (量程0.6 A,内阻约1 Ω);
滑动变阻器R (最大阻值为20 Ω);
定值电阻R1 (阻值2 Ω);
定值电阻R2 (阻值5 Ω);
开关一个,导线若干。
(1)该小组按照图甲所示的电路进行实验,通过调节滑动变阻器阻值使电流表示数逐渐接近满偏,记录此过程中电压表和电流表的示数,利用实验数据在U-I坐标纸上描点,如图乙所示,结果发现电压表示数的变化范围比较小,出现该现象的主要原因是_____。(单选,填正确答案标号)
A.电压表分流
B.干电池内阻较小
C.滑动变阻器最大阻值较小
D.电流 表内阻较小
(2)针对电压表示数的变化范围比较小的问题,该小组利用实验室提供的器材改进了实验方案,重新测量得到的数据如下表所示。
序号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
I/A | 0.08 | 0.14 | 0.20 | 0.26 | 0.32 | 0.36 | 0.40 |
U/V | 1.35 | 1.20 | 1.05 | 0.88 | 0.73 | 0.71 | 0.52 |
请根据实验数据,回答以下问题:
①答题卡的坐标纸上已标出后3组数据对应的坐标点,请在答题卡的坐标纸上标出前4组数据对应的坐标点并画出U-I图像________。
②根据实验数据可知,所选的定值电阻为_____ (填“R1”或“R2”)。
③用笔画线代替导线,请在答题卡上按照改进后的方案,将实物图连接成完整电路____________。