题目内容
4.采用伏安法测量电源电动势E和内阻r时,某创新小组对常规设计方案进行了研讨,设计出了如图所示的测量电源电动势E和内阻r的电路,E′是辅助电源,A、B两点间有一灵敏电流G.(1)请你补充实验步骤;
①闭合开关S1、S2,调节R和R′使得灵敏电流计G的示数为零,读出电流表和电压表的示数I1和G1,其中I1=(选填“>”、“<”或“=”)通过电源E的电流.
②改变滑动变阻器R、R′的阻值,重新使得电流计G的示数为零,读出 电流表和电压表的示数I2和G2.
(2)根据测量值求出E=$\frac{{U}_{2}{I}_{1}-{U}_{1}{I}_{2}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$、r=$\frac{{{U}_{2}-U}_{1}}{{{I}_{1}-I}_{2}}$.
(3)该实验方案的优点是消除了系统误差.
分析 本题是比较创新的实验,是属于研究性学习实验,是在常规实验基础上的改进,主要考查的是测量电源电动势和内阻、测金属电阻率的实验原理及误差的消除方法.本题都是两次测量,利用消元法消除了电表内阻造成的系统误差,提高了实验的准确度,根据闭合回路欧姆定律列出等式求解.
解答 解:(1)①闭合开关S1、S2,调节R和R′使得灵敏电流计G的示数为零,这时,A、B两点的电势φA、φB的关系是φA 等于φB,读出电流表和电压表的示数I1和U1,电流表测量的是干路上的电流,其中I1 等于通过电源E的电流.
②改变滑动变阻器R、R′的阻值,重新使得灵敏电流计示数为零.读出 电流表和电压表的示数I2和U2.
(2)根据闭合回路欧姆定律得:E=I1r+U1 E=I2r+U2
解得:E=U1+$\frac{{I}_{1}({{U}_{2}-U}_{1})}{{{I}_{1}-I}_{2}}$=$\frac{{U}_{2}{I}_{1}-{U}_{1}{I}_{2}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$
r=$\frac{{{U}_{2}-U}_{1}}{{{I}_{1}-I}_{2}}$
(3)两次测量,调节R和R′使得灵敏电流计G的示数为零,使得AB之间的等效电阻为零,利用消元法消除了电表内阻造成的系统误差,所以E测 等于E真,r测 等于 r真 .
故答案为:(1)=,②电流计G的示数为零,(2)$\frac{{U}_{2}{I}_{1}-{U}_{1}{I}_{2}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$;$\frac{{{U}_{2}-U}_{1}}{{{I}_{1}-I}_{2}}$ (3)系统
点评 电学探究性实验有创新,要求考生对电学实验的基本知识很熟练而且能够灵活应用.是一道很好的题目,该题有一定难度,要注意认真分析题意,明确物理规律的应用.
A. | 灯L1变亮 | |
B. | 灯L2变亮 | |
C. | 灯L3变亮 | |
D. | 若滑动变阻器滑头位置不变,现将电键K1闭合则灯L2变暗 |
A. | $\frac{{F}_{2}+{F}_{1}}{{{l}_{2}-l}_{1}}$ | B. | $\frac{{F}_{2}+{F}_{1}}{{l}_{2}+{l}_{1}}$ | C. | $\frac{{F}_{2}+{F}_{1}}{{l}_{1}-{l}_{2}}$ | D. | $\frac{{F}_{2}-{F}_{1}}{{l}_{2}+{l}_{1}}$ |
A. | 验电器的小球上带正电 | |
B. | 验电器的箔片带负电 | |
C. | 用金属网罩把验电器罩住,验电器的箔片将合拢 | |
D. | 用金属网罩将验电器罩住,但金属网罩接触到小球,箔片张开 |
A. | 大小为8N,方向向右 | B. | 大小为6N,方向向左 | ||
C. | 大小为14N,方向向右 | D. | 大小为14N,方向向左 |
A. | 前2秒内和前4秒内下落的高度比为1:4 | |
B. | 第5秒内和第7秒内下落的高度比为5:7 | |
C. | 第1秒内和第2秒内的平均速度之比为1:3 | |
D. | 下落第1米和下落第2米所用的时间之比为1:2 |
A. | 6m/s | B. | 6.25m/s | C. | 6.75m/s | D. | 7.0m/s |