题目内容

(2006?广东)某同学设计了一个如图所示的实验电路,用以测定电源电动势和内阻,使用的实验器材为:待测干电池组(电动势约3V)、电流表(量程0.6A,内阻小于1Ω)、电阻箱(0~99.99Ω)、滑动变阻器(0~10Ω)、单刀双掷开关、单刀单掷开关各一个及导线若干.考虑到干电池的内阻较小,电流表的内阻不能忽略.
(1)该同学按图7连线,通过控制开关状态,测得电流表内阻约为0.20Ω.试分析该测量产生误差的原因是
并联电阻箱后线路总阻值减小,从而造成总电流增大
并联电阻箱后线路总阻值减小,从而造成总电流增大

(2)简要写出利用图7所示电路测量电源电动势和内阻的实验步骤:
调节电阻箱 R,断开开关K,将开关 S 接 D,记录电阻箱的阻值和电流表示数;
调节电阻箱 R,断开开关K,将开关 S 接 D,记录电阻箱的阻值和电流表示数;

断开开关D,再次调节电阻箱 R,将开关 S 接 D,记录电阻箱的阻值和电流表示数
断开开关D,再次调节电阻箱 R,将开关 S 接 D,记录电阻箱的阻值和电流表示数

(3)图是由实验数据绘出的
1I
-R
图象,由此求出待测干电池组的电动势E=
2.86
2.86
V、内阻r=
2.37
2.37
Ω.(计算结果保留三位有效数字)
分析:(1)由电路的结构可知测定电流表内阻实验的原理为半偏法,分析两次实验中电路的变化可知误差产生的原因;
(2)实验中采用的是电阻箱和电流表的方式测定电动势和内电阻;根据实验的原理可知应采用的步骤;
(3)分析电流与电阻的关系,由闭合电路欧姆定律可得出符合本实验的公式,再结合图象的性质利用函数关系即可求得电动势和内电阻.
解答:解:(1)用图示电路测电流表电阻时用半偏法,其测量方法是:先闭合电键K,调节滑动变阻器,使电流表满偏;然后,把开关S连到C上,保持滑动变阻器电阻不变,调节电阻箱,使电流表半偏,则电阻箱的电阻即为电流表电阻,其产生误差的原因是并联电阻箱后线路总阻值减小,从而造成总电流增大.使测得的电流偏小;
(2)测电动势和内电阻,只需得出电流值及外电阻的阻值即可;故断开电键K,将开关S与D连接,调节电阻箱R,得到多组R、I值,由闭合电路欧姆定律画出
1
I
-R图象,由图象的斜率及截距的意义即可求得电动势和内电阻.故步骤应为:
①调节电阻箱 R,断开开关K,将开关 S 接 D,记录电阻箱的阻值和电流表示数;
②断开开关K,再次调节电阻箱 R,将开关 S 接 D,记录电阻箱的阻值和电流表示数.
(3)由闭合电路欧姆定律可得:E=I(R+RA+r),即:
1
I
=
R
E
+
RA+r
E

由上式可知:图线的斜率是电动势的倒数,图线在纵轴上的截距是
r+RA
E

由此可得:E=
1
k
=
6
3-0.9
=
6
2.1
V=2.86 V,
RA+r
E
=0.9,
解得:r=0.9E-RA=2.32Ω.
故答案为:(1)并联电阻箱后线路总阻值减小,从而造成总电流增大
(2)①调节电阻箱 R,断开开关K,将开关 S 接 D,记录电阻箱的阻值和电流表示数;
②断开开关D,再次调节电阻箱 R,将开关 S 接 D,记录电阻箱的阻值和电流表示数.
(3)2.86(2.76-2.96 V均给分) 2.37
点评:本题考查用电压表和电流表测定电源的电动势和内阻实验;题目中的难点有二:一是半偏法测电流表内阻学生理解不深;二是有的考生不能正确理解
1
I
-R图象的物理意义,从而无法得出正确的答案.故本题应属于难题.
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