题目内容
【题目】利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻。要求尽量减小实验误差。
(1)应该选择的实验电路是图中的______(选项“甲”或“乙”)。
(2)现有开关和导线若干,以及以下器材:
A. 电流表A1:量程0~0.6 A,内阻约0.125 Ω
B. 电压表V1: 量程0~3 V,内阻约3 kΩ
C. 电压表V2: 量程0~15 V,内阻约15 kΩ
D. 滑动变阻器0~50 Ω
E. 滑动变阻器0~500 Ω
实验中电压表应选用_______;滑动变阻器应选用________;(选填相应器材前的字母)
(3) 某位同学记录的6组数据如下表所示,其中5组数据的对应点已经标在图的坐标纸上,请标出余下一组数据的对应点,并画出U-I图线 ____________。
序号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
电压U(V) | 1.45 | 1.40 | 1.30 | 1.25 | 1.20 | 1.10 |
电流( A ) | 0.060 | 0.120 | 0.240 | 0.260 | 0.360 | 0.480 |
(4)根据(3)中所画图线可得出干电池的电动势E=_______V,内电阻r=______Ω
(5)甲电路中,产生误差的主要原因是__________________________________________;
流经电压表所在支路的最大电流数量级约为_____________________________;
(6)若采用甲电路图,实验过程中存在系统误差。在图所绘图像中,虚线代表没有误差情况下,电压表两端电压的真实值与通过电源电流真实值关系的图像,实线是根据测量数据绘出的图像,则图中能正确表示二者关系的是______(选填选项下面的字母)。
(7)上述(6)中的实线是根据测量数据绘出的图像,其中U、I分别表示电压表和电流表的示数。若字母RV、RA分别表示电压表和电流表的内阻, E/span>、r分别表示电池的电动势和内阻的真实值。那么,上述图像中的实线图像与U轴的截距为_________________,斜率为 _______________。
【答案】甲; B; D; 1.5; 0.83; 电压表的分流; ; A; ; ;
【解析】
(1)当待测电源内阻很小时,为减小实验误差,相对于电源应采用电流表外接法(相对于电压表采用内接法).(2)根据电源电动势选择电压表,为方便实验操作应选择最大阻值较小的滑动变阻器.(3)根据表中实验数据在坐标系内描出对应点,然后作出图象.(4)电源U-I图象与纵轴交点坐标值是电源电动势,图象斜率的绝对值是电源内阻,根据图示图象求出电源电动势与内阻.(5)根据电路的结构分析误差原因;(6)明确实验误差原因,根据测量值和真实值之间的关系确定正确的图象。(7)将电压表内阻RV等效为电源的内阻,可求解等效电源的电动势和内阻.
(1)干电池内阻较小,为减小实验误差,应选题甲所示电路图;
(2)一节干电池电动势约为1.5V,则电压表应选B,为方便实验操作,滑动变阻器应选D;(3)根据表中实验数据在坐标系内描出对应点,然后作出电源的U-I图象如图所示:
(4)由图示电源U-I图象可知,图象与纵轴交点坐标值是1.5,则电源电动势E=1.5V,电源内阻:;
(5)根据欧姆定律和串并联规律可知,采用甲电路时由于电压表A的分流作用,导致电流表的测量值小于流经电源的电流;流经电压表所在支路的最大电流约为, 数量级10-4;
(6)本实验采用相对电源的电流表外接法,由于电压表不是理想电表,故存在分流现象,导致电流表示数偏小;而当外电路短路时,电压表的分流可以忽略,故真实图象和测量图象在横轴上的交点相同,故A正确,BCD错误;故选A。
(7)将电压表内阻RV等效为电源的内阻,则由等效电路可知当外电路断开时,等效内阻相当与RV和r的并联,则;即图像中的实线图像与U轴的截距为,斜率为。