题目内容
【题目】某物理兴趣小组设计了如图甲所示电路测量一节干电池的电动势E和内阻r。合上开关S1,开关S2打到位置1,移动滑动变阻器的滑片P,记录下几组电压表的示数以及对应的电流表示数;然后将S2打到位置2,移动滑动变阻器的滑片P,再记录下几组电压表的示数以及对应的电流表示数。在同一坐标系内分别描点作出电压表示数U和对应的电流表示数I的图像,如图乙所示,两图线(直线)在纵轴上的截距分别为UA、UB,在横轴上的截距分别为IA、IB。
(1)S2打到位置1时,作出的图像是图乙中的图线___(选填“A”或“B”),测出的电池电动势E和内阻r存在系统误差,原因可能是________。
(2)由图乙可知,干电池电动势和内阻的真实值分别为E真=___、r真=___。
(3)小组同学继续用图丙所示电路探究测电源电动势和内阻时,电路中各元器件的实际阻值对测量结果的影响。其中,虚线框内为用灵敏电流计G改装的电流表A,V为标准电压表,E为待测电源,S为开关,R为滑动变阻器,R0是阻值为4.0Ω的定值电阻。
①已知灵敏电流计G 的满偏电流Ig=100 μA、内阻rg=2.0 kΩ,若要改装后的电流表满偏电流为200 mA,应并联一只阻值为___Ω的定值电阻R1(结果保留一位小数)。
②小组同学在前面实验的基础上,为探究图丙所示电路中各元器件的实际阻值对测量结果的影响,用一已知电动势和内阻的标准电源通过上述方法多次测量,发现电动势的测量值与已知值几乎相同,但内阻的测量值总是偏大。若测量过程无误,则内阻测量值总是偏大的原因可能是________(填选项前的字母)。
A. 电压表内阻的影响
B. 滑动变阻器的最大阻值偏小
C. R1的实际阻值比计算值偏小
D. R0的实际阻值比标称值偏大
【答案】B 电压表的分流 UA 1.0 CD
【解析】
(1)[1]打到位置时,根据闭合电路欧姆定律
可知路端电压测量准确,当路端电压为0时,短路电流测量准确,即
打到位置时,干路电流测量准确,当干路电流为0时,根据闭合电路欧姆定律可知电源电动势测量准确,即
此时将电流表和电源视为等效电源,短路电流为
为电流表内阻,根据
结合图像可知
所以打到位置时,对应的图线为。
[2]误差的原因可能是电压表分流,导致干路电流测量不准确。
(2)[3]根据(1)中分析可知电动势
[4]内阻为
(3)①[5]根据并联电路的分流规律
解得
②[6]A.如果考虑电压表的内阻,测得的电阻相当于电源E的内阻与R0串联后再与电压内阻并联的阻值,即测得的电阻值偏小,A错误;
B.滑动变阻器的阻值不会影响r的测量结果,B错误;
C.电表改装时,R1的实际阻值比计算值偏小,可导致通过表头的电流偏小,电流表读数偏小,故内阻测量值总量偏大,C正确;
D.结合电路图,由闭合电路欧姆定律
R0的实际阻值比称标值偏大,可导致内阻测量值总量偏大,故D正确。
故选:CD。