Question

8．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．
（1）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a（选填“a”或“b”）端．
（2）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．
（3）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．
（4）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B（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=1.50V，r=1.50Ω．

Answer 1

分析 本题（1）的关键是看清单刀双掷开关电路图与实物图即可．题（4）①的关键是根据“等效电源”法分析测量误差的大小，即当${\;s}_{2}^{\;}$接1位置时，可把电流表与电源看做一个等效电源，则电动势测量值测得是“等效电源”的外电路断开时的路端电压，由于电压表内阻不是无穷大，所以电压表示数将小于电动势真实值，即电动势测量值偏小；同理内阻的测量值实际等于电压表与内阻真实值的并联电阻，所以内阻测量值也偏小．若${s}_{2}^{\;}$接2位置时，可把电流表与电源看做一个“等效电源”，不难分析出电动势测量值等于真实值．

解答 解：（1）为保护电流表，实验开始前，应将滑片p置于电阻最大的a端；
（4）①当${s}_{2}^{\;}$接1位置时，可把电压表与电源看做一个等效电源，根据闭合电路欧姆定律${E{=U}_{断}^{\;}}_{\;}^{\;}$可知，电动势和内阻的测量值均小于真实值，所以作出的U-I图线应是B线；
测出的电池电动势E和内阻r存在系统误差，原因是电压表的分流．
②当${s}_{2}^{\;}$接2位置时，可把电流表与电源看做一个等效电源，根据闭合电路欧姆定律E=${\;U}_{\;断}^{\;}$可知电动势测量值等于真实值，U-I图线应是A线，即${E}_{真}^{\;}$=${U}_{A}^{\;}$=1.50V；
由于${s}_{2}^{\;}$接1位置时，U-I图线的B线对应的短路电流为${I}_{\;\;\;\;短}^{\;}$=${I}_{B}^{\;}$，所以${\;r}_{真}^{\;}$=$\frac{\;{E}_{真}^{\;}}{{I}_{短}^{\;}}$=$\frac{{\;U}_{A}^{\;}}{{I}_{B}^{\;}}$=$\frac{1.50}{1.00}$=1.50Ω；
故答案为：（1）a；（3）①B；②1.50，1.50

点评 应明确用“等效电源”法分析“测量电源电动势和内阻实验”误差的方法，明确U-I图象中纵轴截距与斜率的含义．