题目内容

11．某校开展学生自己动手进行实验操作的活动，同学们现要测定电阻Rs的阻值以及一节干电池的动动势和内阻，除此之外还备有如下器材：
A．电压表V：量程为2V、内阻较大
B．电阻箱R1：总阻值为9999.9Ω
C．开关、导线若干

（1）某同学选用欧姆表“×10”档，粗略测出未知电阻的数值如图甲所示，则Rx=220Ω．
（2）该同学为了较准确地测定Rx的电阻值以及电池的电动势和内阻，某同学选择如图乙所示的电路．
该同学根据电路图连接实物图后，测定电阻Rx时主要进行了两步实验．
第1步：闭合S0后S置于位置2，记录电压表示数U=1.2V；
第2步：仍闭合S0，再将S置于位置1，调节电阻箱，当R=200Ω时电压表示数仍为1.2V，则被测电阻Rx的电阻值为200Ω．
（3）通过改变电路的总电阻，记录外电阻的总电阻值R和对应情况下的电压表示数U，画出$\frac{1}{U}$随$\frac{1}{R}$变化的图线为直线，如图丙所示，若已知直线与纵轴的交点坐标为b=0.69、斜率为k=1.59，则电源电动势为1.45V，内阻为2.17Ω（以上两空保留三位有效数字）；从实验原理来看，实验测量值与真实值相比较，电动势E原＜E副，内阻r原＜r光（最后两空选填“＞”、“＜”或“=”）．

分析 （1）根据欧姆表的读数方法可得出电阻值；
（2）分析电路结构，根据替代法即可明确待测电阻值；
（3）根据闭合电路欧姆定律求出$\frac{1}{U}$-$\frac{1}{R}$的关系式，结合图象的斜率和截距求出电动势和内阻，考虑电压表有内阻分析误差．根据电表内阻的影响分析实验误差情况．

解答 解：（1）欧姆表读数为指针示数与档位的积，故读数为：22×10=220Ω；
（2）闭合S0后S置于位置2，Rx直接接在电源两端，电压表测量Rx两端的电压，闭合S0，再将S置于位置1，R直接接在电源两端，电压表测量R两端的电压，两次实验电压值相等，则Rx的电阻值与R的阻值相等，即Rx=R=200Ω，
（3）根据闭合电路欧姆定律得：
E=U+$\frac{U}{R}$r
解得：$\frac{1}{U}$=$\frac{r}{E}$•$\frac{1}{R}$+$\frac{1}{E}$
所以$\frac{1}{U}$-$\frac{1}{R}$
图象的斜率k=$\frac{r}{E}$，直线与纵轴的截距b=$\frac{1}{E}$
解得：E=$\frac{1}{b}$=$\frac{1}{0.69}$=1.45V；
r=$\frac{k}{b}$=$\frac{1.5}{0.69}$=2.17Ω，
由于电压表也有内阻，则电源内阻测量值等于电压表内阻与电源内阻的并联值，所以测量值偏小；由k=$\frac{r}{E}$可知，测量值r偏小，则电动势测量值偏小．
故答案为：（1）220；（2）200；（3）1.45，2.17，＜，＜．

点评 本题考查测量电动势和内电阻实验、测量电阻实验的数据的处理，要求能正确分析误差的来源，并能用图象法求出电势和内电阻．

练习册系列答案
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3．下列有关行星运动的说法中，正确的是（　　）
A．由ω=$\frac{v}{r}$知，行星轨道半径越大，角速度越小
B．由a=rω2知，行星轨道半径越大，行星的加速度越大
C．由$\frac{GMm}{{r}^{2}}$=m$\frac{{v}^{2}}{r}$知，行星的轨道半径越大，线速度越小
D．由a=$\frac{{v}^{2}}{r}$知，行星轨道半径越大，行星的加速度越小
2．在静电场中（　　）
A．电场强度处处为零的区域内，电势也一定处处为零
B．电场强度的方向总是跟等势面垂直
C．电场强度处处相同的区域内，电势也一定处处相同
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19．如图所示，质量为2m的木板静置于光滑水平面上，其左端固定有一轻质弹簧，弹簧自然伸长时右端在b点处，木板的Ob段是光滑的，ab段长为L，现有一质量为m的滑块（可视为质点）以大小为v0的水平初速度从a点滑上木板，弹簧获得的最大能量是滑块初动能的$\frac{1}{4}$，重力加速度为g．求：
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6．如图为某一物理量y随另一物理量x变化的函数图象，关于该图象与坐标轴所围面积（图中阴影部分）的物理意义，下列说法正确的是（　　）
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B．若图象表示力随位置的变化，则面积等于该力在相应位移内所做的功
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16．某同学想要描绘标有“3.8V，0.3A”字样的小灯泡L的伏安特性曲线，要求测量数据、绘制曲线尽量准确．可供选择的器材除小灯泡、开关、导线外，还有：
电压表V，量程0～5V，内阻约5kΩ
电流表A1，量程0～500mA，内阻约0.5Ω
电流表A2，量程0～100mA，内阻约4Ω
滑动变阻器R1，最大阻值10Ω，额定电流2.0A
滑动变阻器R2，最大阻值100Ω，额定电流1.0A
直流电源E，电动势约6V，内阻可忽略不计
①上述器材中，电流表应选A1，滑动变阻器应选R1（填写所选器材后的字母）．
②请将虚线框内图甲所示的实验电路图补画完整．
③该同学通过实验得出了小灯泡的I-U图象如图乙所示．由图可知，随着电压的增加，小灯泡的电阻逐渐增大（选填“增大”或“减小”）；当小灯泡上的电压为3.00V时，小灯泡的电阻是11Ω（结果保留2位有效数字）．

④该同学在获得了③中小灯泡的I-U图象后，又把两只这样的小灯泡并联，直接接在电动势为4V、内阻为8Ω的电源上组成闭合回路．请你利用图象计算此时一只小灯泡的功率约为0.18W（结果保留2位有效数字）．
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