题目内容
12.某同学利用如图所示的电路测量某种电池的电动势E和内阻r(E约为9V,r约10Ω),电压表V的量程为3V,内阻约几千欧,实验操作和相关的问题如下:(请完成填空)(1)在电键S1、S2都断开的条件下,先将电阻箱R的阻值调至最大(填“最大”、“最小”或“任意值”),然后闭合电键S1;这样做的目的是为了下面的哪一项?B
A.保护电流
B.保护电压表
C.保护电阻箱
D.能更准确地读出电压表的读数
(2)逐步调节电阻箱R的阻值,当电压表V的读数为2.00V时,R的阻值为R1=7.20kΩ;当电压表V的读数为3.00V时,R的阻值为R2=4.13kΩ,根据这些数据可估算出电压表的内阻RV=2.0kΩ(计算结果保留二位有效数字),若测量数据自身的误差可忽略不计,则电压表内阻的测量值大于(填“大于”、“等于”或“小于”)实际值;
(3)调节电阻箱R的阻值,使电阻箱和电压表串联后可当成一个量程为10V的电压表V′,则阻值R与电压表内阻RV的比值应为$\frac{R}{{R}_{V}}$=$\frac{7}{3}$;
(4)保持电阻箱R的阻值不变,调节电阻箱R′的阻值为较大值,闭合电键S2,接着小心调节电阻箱R′的阻值,使电压表V的示数在2V-3V之间变化,记录电压表V的读数U和相对应的电阻箱R′的阻值R′,取得若干组实验数据,某同学以U为纵坐标,以$\frac{U}{{R}^{′}}$为横坐标建立一个实验图象(坐标轴都是用国际单位),将实验数据计算后描绘在图象中,得到一条直线,若直线在纵轴的截距为b,斜率的绝对值为k,则电池的电动势E=$\frac{10b}{3}$.
分析 (1)明确实验原理以及电路结构,从而明确滑动变阻器的基本作用;
(2)明确测量电压表的原理,根据闭合电路欧姆定律列式即可求得电压表内阻;
(3)根据改装原理可求得路端电压,再根据闭合电路欧姆定律进行分析,从而结合图象规律求出电源的电动势和内电阻.
解答 解:(1)由电路图可知,电压表与滑动变阻器串联,故为了保护电压表应先将滑动变阻器调至最大,然后再闭合开关,从而使电压表由电压最小开始调节;
(2)由于r<<(RV+R),因此在估算中可以忽略不计,则有:
$\frac{2}{{R}_{V}}$=$\frac{E-2}{7.2}$
$\frac{3}{{R}_{v}}=\frac{E-3}{4.13}$
联立解得:RV=2.0KΩ;
由于测量中没有考虑电源内阻的影响,因此测量结果中包括电源内阻,故测量值大于真实值;
(2)电阻箱和电压表串联后可当成一个量程为10V的电压表使用,则当电压表V的电压为3V时,电阻箱R的电压为7V,故$\frac{R}{{R}_{V}}$=$\frac{7}{3}$;
当电压表V的电压为U时,加在电阻箱上的电压为$\frac{10U}{3}$,
即路端电压U'=$\frac{10U}{3}$,由闭合电路欧姆定律有:
E=U'+$\frac{U'}{R′}r$
即:E=$\frac{10U}{3}$+$\frac{\frac{10U}{3}}{R′}r$
整理解得:U=$\frac{3}{10}E$+$\frac{U}{R′}r$
根据图象规律可知,$\frac{3}{10}E$=b;
k=r
故解得:E=$\frac{10b}{3}$
故答案为:(1)最大;B;(2)2.0;大于;(3)$\frac{7}{3}$;(4)$\frac{10b}{3}$
点评 本题考查测量电源的电动势和内电阻的实验,要注意明确实验原理,知道闭合电路欧姆定律的基本应用,从而结合图象得出最终结果.
A. | 物块的初速度为8m/s | |
B. | 物块和斜面间的摩擦因数0.5 | |
C. | 图中P点对应的斜面倾角为37° | |
D. | 物体如沿图中P点对应斜面上升到最高点后将保持静止 |
A. | 法拉第发现电流的磁效应 | |
B. | 根据α粒子散射实验,卢瑟福提出原子核具有内部结构 | |
C. | 爱因斯坦提出光子说,成功解释了光电效应现象 | |
D. | 根据天然放射现象,汤姆生提出原子核式结构模型 |
A. | 验电器箔片张开,是因为箔片带负电 | |
B. | 验电器箔片张开,是因为锌板得到了正电荷 | |
C. | 紫外线灯功率增大,箔片张角也增大 | |
D. | 换用红外线灯照射锌板,箔片也一定张开 |
A. | 乙物体先向负方向运动,后向正方向运动 | |
B. | t2时刻,二者共速并再次处于同一位置 | |
C. | 0~t1时间内,两者距离越来越远,t1时刻相距最远 | |
D. | 0~t2时间内,乙的速度和加速度都是先减小后增大 |
A. | y3=3y2-3y1 | B. | y3=2y2-y1 | C. | y2=$\frac{{{y_3}+{y_1}}}{2}$ | D. | y2=y3-y1 |
A. | 铀核发生 α 衰变时,释放出 α 粒子和一定的能量,目前核电站利用的就是这一自发释放的能量 | |
B. | 如果利用紫光照射某种金属可以发生光电效应,改用红光一定不能发生光电效应 | |
C. | 氢原子由较高能级跃迁到较低能级时,会释放出一定频率的光子 | |
D. | 机械波和电磁波都具有干涉、衍射的特性 |
A. | 初状态弹簧的压缩量为2cm | |
B. | 末状态弹簧的伸长量为2cm | |
C. | 物体B、C组成的系统机械能守恒 | |
D. | 物体C克服绳的拉力所做的功为0.8J |