Question

5．某同学要测某新型手机电池的电动势和内阻，设计了如图甲所示的电路，电路中R₀为定值电阻，阻值大小为3.5Ω．

（1）请按电路图完成图乙中实物图的连接．
（2）闭合开关S前，应先将实物图中的滑动变阻器的滑片移到最左（填“左”或“右”端），电路中定值电阻R₀的作用是保护电路．
（3）闭合S，调节滑动变阻器的滑片，测出多组电流表和电压表的值，作出U-I图象如图丙所示，则电池的电动势E=3.8V，电池的内阻r=0.5Ω．
（4）本实验由于存在系统误差，使得电动势的测量值比真实值小（填“大”或“小”），电池内阻的测量值比真实值小（填“大”或“”）．

Answer 1

分析 （1）根据电路图连接实物图．
（2）明确电路结构，根据安全要求进行分析，明确电阻的作用以及滑片开始时的位置；
（3）U-I图线的纵轴截距表示电源的电动势，图线斜率的绝对值表示内阻．将保护电阻等效到电源的内部；
（4）作出U-I图线的测量图线和真实图线，比较电动势和内阻的测量值和真实值的大小

解答 解：（1）根据原理图可得出对应的实物图，如图所示；
（2）为了让电流由最小值开始调节，滑动变阻器的滑片开始时应滑到最左端；
电路中定值电阻的作用是保护电路，防止电源发生短路；
（3）根据闭合电路欧姆定律可知，U=E-I（R₀+r），由图可知，电源的电动势E=3.8V，
图象的斜率表示内电阻与定值电阻之和：
故r+R₀=$\frac{3.8-1.4}{0.6}$=4Ω；
则r=0.5Ω；
（4）保护电阻等效到电源的内部，电压表测的电压为外电压，电流表所测的电流偏小，作出U-I图线的测量图线和实际图线，虚线表示实际图，

从图线可以看出，电动势和内阻的测量值均小于真实值．
故答案为：（1）如图所示（2）左；保护电路；（3）3.8；0.5（4）小；小

点评 解决本题的关键会从U-I图线获取电源的电动势和内阻，注意将保护电阻等效到电源的内部，最终电源的内阻等于图线的斜率绝对值减去保护电阻的阻值．以及会分析误差的来源，通过图象分析测量值和真实值的关系．