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端(填“a”或“b”);
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 , 当接入电路的电阻丝对应的圆心角为时,电阻丝接入电路的电阻(用题中字母表示),根据图(b),该电池电动势和内阻可表示为,(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。利用现有器材设计实验,在图(c)方框中画出实验电路图(电阻丝用滑动变阻器符号表示);
⑹利用测出的 , 可得该电池的电动势和内阻。