题目内容
【题目】某同学采用如图甲所示的电路测定电源电动势和内电阻,已知干电池的电动势约为1.5V,内阻约2Ω,电压表(0~3V,3kΩ),电流表(0~0.6A,1.0Ω),滑动变阻器有R1(10Ω,2A)和R2(100Ω,0.1A)各一只.
(1)实验中滑动变阻器应选用__________(选填“R1”或“R2”).
(2)在实验中测得多组电压和电流值,得到如图乙所示的U﹣I图象,由图可较准确地求出电源电动势E=_________V;内阻r=__________Ω.(结果保留两位小数)
(3)某小组在实验时,发现电流表坏了,于是不再使用电流表,仅用电阻箱R′替换掉了滑动变阻器,电路图如图所示。他们在实验中读出几组电阻箱的阻值R′和电压表的示数U,描绘出的关系图像,得到的函数图像是一条直线。若该图像的斜率为k,纵轴截距为b,则此电源电动势E=_________,内阻r=__________。该组同学测得电源电动势E测_____E真,内阻r测_____r真。(填“>”“=”或“<”)。
【答案】R1 1.46(1.45-1.48) 1.83(1.81~1.89) < <
【解析】
(1)[1]由题意可知,电源的内阻约为2Ω,故为了易于调节,准确测量,且能让外电路的电压有明显变化,滑动变阻器的最大阻值不能太大,故选应选小电阻R1;
(2)[2][3]由闭合电路欧姆定律可知:
U=E-Ir;
即电动势与电流成一次函数关系,由数学知识可知,图象与纵坐标的交点为电源的电动势;图象的斜率表示内源内电阻;故由图可知:
电动势为
E=1.46V(1.45-1.48),
内阻为:
(1.81~1.89);
(3)[4][5]由闭合电路欧姆定律:
;
联立变形得:
变形可得:
,
由此式可知,伏阻法的图中,直线斜率
;
,
解得:
;
;
[6][7]由于电压表的分流作用,流过电源的电流大于流过电阻箱电流,根据E=U+Ir 可知,I短相同;电压表测路端电压准确,但路端电压越大,电压表分流越多,电流值误差越大,作出如图所示的U-I图线:
由图可知,测量线和真实线的纵截距表示电动势,可得E测<E真;测量线和真实线的斜率表示内阻,有r测<r真。