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高中物理一轮复习专题：电学实验专题

更新时间：2021-07-26 浏览次数：119 类型：一轮复习

一、实验探究题

1. (2021高二下·安康期末) 物理实验小组想要测量某电压表V（量程为3V）的内阻（大约为几千欧）
1. （1）先通过一个多用电表的欧姆挡直接测量此电压表的内阻：
  A．欧姆挡的选择开关拨至×100挡，先将红、黑表笔短接调零后，选用图中（选填“A”或“B”）方式连接；
  
  B．欧姆表表盘如图所示，某同学读出欧姆表的读数为Ω；
2. （2）为了准确测量电压表V的内阻，某同学利用提供的实验器材设计了如图所示的实验电路请用已知量（定值电阻的阻值R₀和电流表、电压表的示数I、U），表示出电压表V的内阻R_V=。
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2. (2021高二下·衢州期末) 小王同学在做“测量某节干电池的电动势和内阻的实验”中。

（1）首先直接利用多用电表 $\text{[math]}$ 电压档测量该干电池的电动势，根据图1中所给信息，其电动势大小为 $\text{[math]}$ ；
（2）然后根据电路图连接好电路，如图2所示，闭合开关前，滑动变阻器滑片应打到最端。（填“左”或“右”）

（3）将连接电压表右端的导线分别接在 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 位置后，改变滑动变阻器的阻值，得到两组不同的电流表、电压表数据，如下列表格所示，根据表格信息可以判断第二次实验是接在（填“ $\text{[math]}$ ”或“ $\text{[math]}$ ”）位置获得的数据。

	电流 $\text{[math]}$	0.10	0.20	0.30	0.40	0.50
第一次实验	电压 $\text{[math]}$	1.29	1.17	1.04	0.92	0.81
第二次实验	电压 $\text{[math]}$	1.10	0.95	0.80	0.69	0.52

（4）小王根据实验数据画出 $\text{[math]}$ 图像，如图3所示，可知该电池的内阻约为（结果保留两位有效数字）

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3. (2021高二下·嘉兴期末) 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1.5V，内阻小于1Ω）；

电压表V（量程3V，内阻约3kΩ）；

电流表A（量程0.6A，内阻约1Ω）；

滑动变阻器R（最大阻值为20Ω）；

定值电阻R₁（阻值2Ω）；

定值电阻R₂（阻值5Ω）；

开关一个，导线若干。

①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，利用实验数据作出U-I图像，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。

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，根据实验数据做出U—I图像，如图丙所示。根据图像可知，所选的定值电阻为（填“R₁”或“R₂”），干电池内阻r=Ω。（保留两位有效数字）

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4. (2021高二下·杭州期末) 甲、乙两个小组的同学欲测量如图1所示的1号干电池的电动势和内阻。
1. （1）甲组同学准备了量程为0~3V的学生用电压表、量程为0~0.6A的学生用电流表、滑动变阻器以及导线、开关。若电流表内阻和电池内阻阻值接近，请在答题卡上虚线框中为甲组同学画出正确的测量电路图。
2. （2）乙组同学准备用如图2所示的多用电表进行探究。
  
  ①乙组同学想粗测这节干电池的电动势，那么他们应该把多用电表的选择开关旋转到。
  
  A．“ACV10” B．“ $\text{[math]}$ ” C．“DCmA2.5” D．“DCV2.5”
  
  ②乙组同学选择了合适的挡位，并将红表笔接入了多用电表的“+”孔，黑表笔接入多用电表的“–”孔。则关于该干电池电动势的测量下列说法正确的是。
  
  A．红、黑表笔已经正确接入
  
  B．测量时应该把红表笔与干电池的正极相连
  
  C．若测量结果如图3所示，则该干电池的电动势测量值为1.64V
  
  D．本方案中电动势的测量值略大于其真实值
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5. (2021高二下·深圳期末) 为测量一电源的电动势及内阻，某小组设计了如下实验方案。
1. （1）先利用多用电表直流电压挡位粗测电源的电动势。如图甲，1号接线柱应接表笔（选填“红”或“黑”）。选用“直流电压5V”挡时，表盘如图乙所示，读出该电源的电动势为V；
2. （2）设计如图丙所示电路，若实验中电压表V₁读数为U₁ ，电压表V₂读数为U₂ ，电表为理想电表，R₀为定值电阻。改变滑动变阻器R得到多组实验数据。作出的丁图像为直线，且与纵轴的截距等于b，斜率的绝对值为k，则电源电动势E=，电源内阻r=；（用题目中的已知量表示）
3. （3）若考虑电表内阻，（2）中电源电动势的测量值真实值（选填“>”、“<”、“=”）。
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6. (2020高二上·天津期中)
1. （1）用游标卡尺测量某些工件的外径时，示数如图甲所示，则读数为mm；
2. （2）用螺旋测微器测量合金丝的直径，示数如图乙所示，则合金丝的直径为mm。
3. （3）某同学为了测定一只电阻的阻值，采用了如下方法：
  用多用电表（图丙）粗测：多用电表电阻档有4个倍率：分别为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，该同学选择 $\text{[math]}$ 倍率，用正确的操作步骤测量时，发现指针偏转角度太小。
  
  ①为了较准确地进行测量，应该选择倍率（选填“ $\text{[math]}$ ”、“ $\text{[math]}$ ”、“ $\text{[math]}$ ”），并重新欧姆调零，正确操作测量并读数，若这时刻度盘上的指针位置如图中实线所示，测量结果是 $\text{[math]}$ 。
  
  ②该同学用伏安法继续较精确地测定这只电阻的阻值，使用器材如下：
  
  A．直流电源（电压3V，内阻不计）
  
  B．电压表V（量程： $\text{[math]}$ ，内阻约为 $\text{[math]}$ ）
  
  C．电流表A（量程： $\text{[math]}$ 、内电阻约 $\text{[math]}$ ）
  
  D．滑动变阻器一只，阻值 $\text{[math]}$
  
  F．电键一只，导线若干
  
  若要求实验过程电压表的读数能够从零开始调节，以下电路图应该选择电路。
  
  A． B．
  
  C． D．
4. （4）测定一节电池的电动势和内阻，电路如图甲所示，MN为一段粗细均匀、电阻率较大的电阻丝，定值电阻 $\text{[math]}$ 。调节滑片P，记录电压表示数U、电流表示数I及对应的PN长度x，绘制了 $\text{[math]}$ 图象如图乙所示。
  
  ①由图乙求得电池的电动势E=V，内阻r=Ω。
  
  ②实验中由于电表内阻的影响，电动势测量值其真实值（选填“大于”、“等于”或“小于”）。
  
  ③根据实验数据可绘出 $\text{[math]}$ 图象，如图丙所示。图象斜率为k，纵轴截距为b，测得电阻丝直径为D，可求得电阻丝的电阻率ρ=，电流表的内阻为。
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7. (2017高三上·绥化模拟) 在测量金属丝电阻率的实验中，可供选用的器材如下：
待测金属丝：R_x（阻值约4Ω，额定电流约0.5 A）；
电压表：V（量程3V，内阻约3kΩ）；
电流表：A₁（量程0.6A，内阻约0.2Ω）；
A₂（量程3 A，内阻约0.05Ω）；
电源：E₁（电动势3 V，内阻不计）；
E₂（电动势12 V，内阻不计）；
滑动变阻器：R（最大阻值约20Ω）；
螺旋测微器；毫米刻度尺；开关S；导线．
若滑动变阻器采用限流接法，为使测量尽量精确，电流表应选、电源应选（均填器材代号），在虚线框内完成电路原理图．

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8. (2017·沈阳模拟) 测一节干电池的电动势E和内阻r．某同学设计了如图a所示的实验电路，已知电流表内阻与电源内阻相差不大．
⑴连接好实验电路，开始测量之前，滑动变阻器R的滑片P应调到（选填“a”或“b”）端．
⑵闭合开关S₁ ， S₂接位置1，改变滑片P的位置，记录多组电压表、电流表示数．
⑶重复（1）操作，闭合开关S₁ ， S₂接位置2，改变滑片P的位置，记录多组电压表、电流表示数．
⑷建立U﹣I坐标系，在同一坐标系中分别描点作出S₂接位置1、2时图象如图b所示．
①S₂接1时的U﹣I图线是图b中的（选填“A”或“B”）线．
②每次测量操作都正确，读数都准确．由于S₂接位置1，电压表的分流作用，S₂接位置2，电流表的分压作用，分别测得的电动势和内阻与真实值不相等．则由图b中的A和B图线，可得电动势和内阻的真实值，E=V，r=Ω．

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9. (2017·银川模拟) 常用无线话筒所用的电池电动势 E 约为 9V，内阻 r 约为 40Ω，最大允许电流为 100mA．
1. （1）为测定该电池的电动势和内阻，某同学先利用多用电表直流电压 10V 档粗测电源电动势如图甲所示，测得值为V
2. （2）接着该同学利用图乙的电路进行实验．图中电压表为理想电表，R 为电阻箱（阻值范围为 0～999.9Ω），R₀为定值电阻，目的是为了防止电阻箱的阻值调得过小时，通过电源的电流大于其承受范围，起保护电路的作用；实验室备有的定值电阻 R₀ 的规格有以下几种，则本实验应选用　　．
  
  A . 50Ω，1.0W B . 500Ω，2.5W C . 1500Ω，15W D . 2500Ω，25W
3. （3）接入符合要求的 R₀后，闭合开关 S，调整电阻箱的阻值读出电压表的示数 U，再改变电阻箱阻值 R，取得多组数据，作出了如图丙的图线．由图线求得该电池的电动势 E=V，内阻 r=Ω．（结果保留三位有效数字）
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10. (2017·淄博模拟) 某物理兴趣小组设计了如图a所示的欧姆表电路，通过控制电键S和调节电阻箱，可使欧姆表具有“×1”和“×10”两种倍率．所用器材如下：
A．干电池：电动势E=l.5V，内阻r=0.5Ω
B．电流表 G：满偏电流Ig=1mA，内阻Rg=150Ω
C．定值电阻R₁=1200Ω
D．电阻箱R₂和R₃：最大阻值都为999.9Ω
E．电阻箱R₄：最大阻值9999Ω
F．电键一个，红、黑表笔各1支，导线若干
1. （1）该实验小组按图a正确连接好电路．当电键S断开时，将红、黑表笔短接，调节电阻箱R₂=Ω，使电流表达到满偏，此时闭合电路的总电阻叫做欧姆表的内阻R_内，则R_内=Ω，欧姆表的倍率是（选填“×1”、“×10”）．
2. （2）闭合电键S：
  第一步：调节电阻箱R₂和R₃ ，当R₂=Ω且R₃=Ω时，将红、黑表笔短接，电流表再次满偏；
  第二步：在红、黑表笔间接入电阻箱R₄ ，调节R₄ ，当电流表指针指向图b所示的位置时，对应的欧姆表的刻度值为Ω．
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11. (2017·锦州模拟) 硅光电池是一种可将光能转换为电能的器件，某同学用图1所示电路探究硅光电池的路端电压U与总电流I的关系，图中R₀为已知定值电阻，电压表视为理想电压表．
1. （1）若电压表V₂的读数为U₀ ，则I=．
2. （2）实验一：用一定强度的光照射硅光电池，调节滑动变阻器，通过测量得到该电池的U﹣I曲线a，见图2，由此可知电池内阻（填“是”或“不是”）常数，短路电流为mA，电动势为V．
3. （3）实验二：减小实验一中光的强度，重复实验，测得U﹣I曲线b，见下图．当滑动变阻器的电阻为某值时，若实验一中的路端电压为1.5V，则实验二中外电路消耗的电功率为mW（计算结果保留两位有效数字）．
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12. (2017·山西模拟) 用下列器材组装成一个电路，既能测量出电池组的电动势E和内阻r，又能同时描绘小灯泡的伏安特性曲线．
A．电压表V₁（量程6V、内阻很大）
B．电压表V₂（量程3V、内阻很大）
C．电流表A（量程3A、内阻很小）
D．滑动变阻器R（最大阻值10Ω、额定电流4A）
E．小灯泡（2A、5W）
F．电池组（电动势E、内阻r）
G．开关一只，导线若干
实验时，调节滑动变阻器的阻值，多次测量后发现：若电压表V₁的示数增大，则电压表V₂的示数减小．
1. （1）请将设计的实验电路图在图甲的虚线方框中补充完整．
2. （2）每一次操作后，同时记录电流表A、电压表V₁和电压表V₂的示数，组成两个坐标点（I₁ ， U₁）、（I₂ ， U₂），标到U﹣I坐标中，经过多次测量，最后描绘出两条图线，如图乙所示，则电池组的电动势E=V、内阻r=Ω．（结果保留两位有效数字）
3. （3）在U﹣I坐标中两条图线在P点相交，此时滑动变阻器连入电路的阻值应为Ω（结果保留两位有效数字）．
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13. (2017·溧水模拟) 在“测定电源电动势和内阻”的实验中，实验室仅提供下列实验器材：
A．两节旧干电池，每节电动势约1.5V
B．直流电压表V_l、V₂ ，量程均为0～3V，内阻约3kΩ
C．电流表，量程0～0.6A，内阻小于1Ω
D．定值电阻R₀ ，阻值2Ω
E．滑动变阻器R，最大阻值15Ω
F．导线和开关若干
1. （1）请根据连接的实物图甲，在图乙虚线框中画出对应的电路图；
2. （2）根据图甲电路进行实验，测得多组U、I数据，作出U﹣I图象，求出电动势和内阻的值均小于真实值，其产生误差的原因是．
3. （3）实验过程中，由于电流表发生了故障，某同学又设计了图丙所示的电路测定电源的电动势和内阻，实验中移动滑动变阻器触头，记录V_l和V₂的值如表所示，用测出的数据在图丁中绘出U₁﹣U₂图线．
  组数
  1
  2
  3
  4
  5
  6
  电压U₁/V
  0.80
  1.25
  1.53
  1.72
  1.87
  1.98
  电压U₂/V
  1.60
  1.87
  2.04
  2.15
  2.24
  2.31
4. （4）由图线可得被测电池组的电动势E=V，内阻r=Ω．（结果保留两位有效数字）
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14. (2017·岳阳模拟)
在“测量电源电动势”的实验中，实验室提供的器材如下：待测电源E（放电电流不能太大），电压表（量程大于待测电源的电动势），标有长度的均匀电阻丝ab电阻约15Ω，开关S，一端连有鳄鱼夹P的导线1，其它导线若干．
1. （1）实验中，用导线1、2、3、4、5和6按图1所示方式连接电路，电路中所有元器件都完好，闭合开关之前，鳄鱼夹P应置于（填“a”或“b”）端．
2. （2）闭合开关后，反复改变鳄鱼夹P的位置，电压表都有较大的示数但不变，则断路的导线为（填数字代号）
3. （3）排除故障后，闭合开关，改变鳄鱼夹P的位置，读出多组电压表读数U，和对应aP间的电阻丝长度L，由测得的数据，绘出了如图2所示的图线，则电源电动势E=V，（计算结果保留三位有效数字）．应用该实验中的数据（填“能”或“不能”）测出该电源的内阻r．
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15. (2017高二上·晋江期末)
LED绿色照明技术已经走进我们的生活．某实验小组要精确测定额定电压为3V的LED灯正常工作时的电阻，已知该灯正常工作时电阻大约500Ω，电学符号与小灯泡电学符号相同．
实验室提供的器材有：
A．电流表A₁（量程为0至50mA，内阻R_A1约为3Ω）
B．电流表A₂（量程为0至3mA，内阻R_A2=15Ω）
C．定值电阻R₁=697Ω
D．定值电阻R₂=1985Ω
E．滑动变阻器R（0至20Ω）一只
F．电压表V（量程为0至12V，内阻R_V=1kΩ）
G．蓄电池E（电动势为12V，内阻很小）
F．开关S一只
1. （1）如图所示，请选择合适的器材，电表1为，电表2为，定值电阻为填写器材前的字母编号）
2. （2）将采用的电路图补充完整．
3. （3）写出测量LED灯正常工作时的电阻表达式R_x=（填字母），当表达式中的（填字母）达到，记下另一电表的读数代入表达式，其结果为LED灯正常工作时电阻．
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16. (2017高二上·重庆期中) 有一个小灯泡上标有“2V，3W”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的I﹣U图线，有下列器材供选用：
A．电源（电动势3V，内阻约1Ω）
B．电流表（0～0.6A，内阻约1Ω）
C．电流表（0～2A，内阻约0.4Ω）
D．电压表（0～3V，内阻约10kΩ）
E．电压表（0～10V，内阻约20kΩ）
F．滑动变阻器（0～5Ω，额定电流3A）
G．滑动变阻器（0～500Ω，额定电流2A）H．开关、导线
1. （1）实验中电流表应选用，电压表应选用．为使实验误差尽量减小，要求电压表从零开始变化且多取几组数据，滑动变阻器应选用（用序号字母表示）．
2. （2）实验中，电压表的示数如图1，图中U=V．
3. （3）实验中调节滑动变阻器，得到了小灯泡的I﹣U图象如图2所示，则可知小灯泡的电阻随电压增大而（填“增大”、“减小”或“不变”）．
4. （4）请根据实验要求，在图3方框内画出电路图．
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17. (2017高二上·鄂尔多斯期中) LED绿色照明技术已经走进我们的生活．某实验小组要精确测定额定电压为3V的LED灯正常工作时的电阻，已知该灯正常工作时电阻大约为500Ω，电学符号与小灯泡电学符号相同．
实验室提供的器材有：
A．电流表A₁（量程为50mA，内阻r₁约为3Ω）
B．电流表A₂（量程为2mA，内阻r₂=15Ω）
C．电压表V（量程0～12V，内阻R=1kΩ）
D．滑动变阻器R₁ （0～20Ω）
E．定值电阻R₂=1 985Ω
F．蓄电池E（电动势为12V，内阻很小）
G．开关S
1. （1）
  部分电路原理图如图所示，请选择合适的器材，电表1为，电表2为．（填写器材前的字母编号）
2. （2）将电路图补充完整（画出连接导线、电表的符号）．
3. （3）闭合开关S，调节滑动变阻器R₁ ，当电表2的示数达到时，记下电表1的示数，即可确定LED灯正常工作时的电阻．
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18. (2017高二上·绵阳期中) 某同学用伏安法测一节干电池的电动势和内阻，现备有下列器材：
A．电流表A₁（量程0～3A，内阻约为0.3Ω）
B．电流表A₂（量程0～0.6A，内阻约为0.1Ω）
C．电压表V₁（量程0～3V，内阻约为2000Ω ）
D．电压表V₂（量程0～15V，内阻约为5000Ω）
E．滑动变阻器R₁（10～10Ω，2A）
F．滑动变阻器R₂（0～100Ω，1A）
G．被测干电池一节
H．开关、导线若干
伏安法测电池电动势和内阻的实验中，由于电流表和电压表内阻的影响，测量结果存在系统误差，在现有器材的条件下，要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻．
1. （1）在上述器材中应选用的实验器材有 G、H（填仪器前的字母序号），实验电路图应选择下图中的（填“甲”或“乙”）；
2. （2）根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示的U﹣I图象，则干电池的电动势E=V，内电阻r=Ω．
3. （3）实验测出的内阻值真实的内阻值（选填“大于”、“等于”或“小于”）
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19. (2017高二上·成安期中) 某同学利用多用电表测量二极管的反向电阻（二极管具有单向导电性，电流正向通过时几乎没有电阻，电流反向时，电阻很大）．完成下列测量步骤：
⑴检查多用电表的机械零点．
⑵将红、黑表等分别插入正、负表笔插孔，二极管的两个极分别记作a和b，将红表笔接a端时，表针几乎不偏转，接b端时偏转角度很大，则为了测量该二极管的反向电阻，应将红表笔接二极管的（填“a”或“b”）端．
⑶将选择开关拨至电阻“×100”挡位，进行正确的测量步骤后，发现表针偏角较小．为了得到准确的测量结果，应让电表指针尽量指向表盘中央，应重新选择量程进行测量．则该同学应选择（“×10”或“×1k”）挡，然后，再进行测量．测量后示数如图所示，则测量结果为．
⑷测量完成后，将选择开关拨向挡位置．

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20.
某欧姆表的内部结构如图甲所示电路，欧姆表开关拨至“ ”，并进行了必要的调零。一同学准备用一个电阻箱R_x较精确地测出欧姆表的电源的电动势E和该倍率下完成调零后欧姆表的内阻，他的操作步骤是：
a ．将欧姆表与电阻箱R_x连成图甲所示的闭合电路；
b ．调节电阻箱阻值，记下电阻箱示数R_x和与之对应的电流表G的示数I；
c ．将记录的各组R_x、I的数据描点在图乙中，得到图象；
d ．根据图乙作得的图象，求出电源的电动势E和欧姆表内阻R_内。
1. （1）
  图甲中，a表笔颜色是，电源的电动势E为 V，欧姆表内阻R_内为
  ，电流表的量程。
2. （2）若该同学将图甲中电流表G并联一个定值电阻，组成一个新的欧姆表，这个新欧姆表的倍率较之改装前欧姆表的倍率 (填“变大”“变小”或“相同”)。
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21.
图甲是利用两个电流表A₁和A₂测量干电池电动势E和内阻r的电路原理图．图中S为开关，R为滑动变阻器，固定电阻R₁和A₁内阻之和为10000 Ω(比r和滑动变阻器的总电阻都大得多)，A₂为理想电流表．
1. （1）按电路原理图在图乙虚线框内各实物图之间画出连线．
2. （2）在闭合开关S前，将滑动变阻器的滑动端c移动至 (填“a端”、“中央”或“b端”)．
3. （3）
  闭合开关S ，移动滑动变阻器的滑动端c至某一位置，读出电流表A₁和A₂的示数I₁和I₂ ，多次改变滑动端c的位置，得到的数据为
  I₁(mA)
  0.120
  0.125
  0.130
  0.135
  0.140
  0.145
  I₂(mA)
  480
  400
  320
  232
  140
  68
  在下图所示的坐标纸上以I₁为纵坐标、I₂为横坐标画出所对应的I₁－I₂曲线．
4. （4）利用所得曲线求得电源的电动势E＝V，内阻r＝Ω.(保留两位小数)
5. （5）该电路中电源输出的短路电流I_m＝A.
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