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
)、一个电流表(内阻为
)、一根均匀电阻丝(电阻丝总阻值大于
, 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:
⑴将器材如图a连接。
⑵开关闭合前,金属夹应夹在电阻丝的(选填“a”或“b”)端。
⑶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。
⑷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 , 该电池电动势和内阻可表示为E=,r=(用、、k、d、表示)
⑸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 , 小明同学利用现有的器材设计了如图(c)的实验电路图(电阻丝用电阻箱符号表示)。测量原理如下:
①将单刀双掷开关接1,读出电流表示数;
②将单刀双掷开关接2,调节电阻丝的角度,直到电流表示数为,读出此时角度θ。
③此时 , 即可求得的数值。