题目内容

(7分)在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中,实验室备有下列器材选用:
A.干电池(电动势E约1.5V,内电阻r约1.0Ω)
B.电流表G(满偏电流2.0mA,内阻Rg=10Ω)
C.电流表A(量程0~0.6A,内阻约0.5Ω)
D.滑动变阻器R(0~20Ω,10A)
E.定值电阻R0(阻值990Ω)
F.开关和导线若干
两组同学分别采用了不同实验方案进行实验:
(1)一组同学设计的实验电路如图所示,并利用以上器材正确连接好电路,进行了实验测量。根据他们的实验设计,完成下列问题:闭合开关S,移动滑动变阻器的滑动端P至某一位置,记录电流表G的示数I1和电流表A的示数I2。多次改变滑动端P的位置,得到多组数据。在图所示的坐标纸上建立I1、I2坐标系,并已标出了与测量数据对应的5个坐标点。还有一组数据如图的电表所示,请依据所标各点标在图中描绘I1-I2图线。

利用所画图线求得电源的电动势E=     V,电源的内电阻r =     Ω。(结果要求保留两位小数)
(2)另一组同学采用滑动变阻器和一个多用电表来测定电池的电动势和内阻。实验原理如图所示。当变阻器为某一阻值时,用多用电表的直流电压挡测出变阻器两端的电压U,再卸去变阻器一个接线柱的导线,把多用电表串联在电路中,用直流电流挡测出通过变阻器的电流I。随后改变变阻器的电阻,重复上述操作,获得多组U、I数据,并计算得出实验结果。这个实验方案在测量原理上的主要缺点是                     
(1)见下图(2分);    1.48±0.01 (2分); 0.59±0.02  (1分)
(2)将路端电压和电流分两次测量。 (2分)(说明:表达出测量的电流、电压不是同一个状态即可得分)

试题分析:(1)路端电压,干路电流为,根据路端电压,即,所以为一条倾斜的直线。连接如图。扩大1000倍即路端电压,图像中的单位为mA,那么扩大1000倍,把单位换位v即可转换为图像,那么与纵轴的截距即电源电动势,,斜率即内阻
(2)实验设计先测出电路路端电压,然后把多用电表串联到电路再测量电流,可能电流已经不是测量电压时那个电流了。
练习册系列答案
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(10分)某同学要测量额定电压为3V的某圆柱体电阻R的电阻率
(1)用游标卡尺和螺旋测微器分别测量其长度和直径,如图所示,则其长度L=   mm,直径d=        mm。

(2)为精确测量R的阻值,该同学先用如图所示的指针式多用电表粗测其电阻。他将红黑表笔分别插入“+”、“—”插孔中,将选择开关置于“×l”挡位置,然后将红、黑表笔短接调零,此后测阻值时发现指针偏转角度较小,如图甲所示。试问:

①为减小读数误差,该同学应将选择开关置于“    ”挡位置。
②再将红、黑表笔短接,此时发现指针并未指到右边的“”处,如图乙所示,那么他该调节     直至指针指在“”处再继续实验,结果看到指针指在如图丙所示位置。
③现要进一步精确测量其阻值,实验室提供了下列可选用的器材:
A.灵敏电流计G(量程200A,内阻300
B.电流表A(量程3A,内阻约0.3
C.电压表V1(量程3V,内阻约3k
D.电压表V2量程l5V,内阻约5k
E.滑动变阻器R1(最大阻值为10
F.最大阻值为99.99的电阻箱R2
以及电源E(电动势4V,内阻可忽略)、电键、导线若干为了提高测量精确度并且使电阻R两端电压调节范围尽可能大,除电源、电键、导线以外还应选择的最恰当器材(只需填器材前面的字母)有      。请在下面的方框中画出你设计的电路图。
(Ⅰ)(原创)环境的污染日趋加重,汽车行业目前开始推行混动版(燃油与电动力搭配)家用汽车,电动力输出以锂离子电池组为核心,它由多个电池单元组成。下面是正在研制的一种新型电池单元,某同学在测定电源电动势和内电阻的实验中,测得多组电压和电流值,得到如图所示的U-I图线.

由图可求出该电源电动势E ="______" V;内阻r ="______" Ω。
(Ⅱ)某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ。步骤如下:
(1)先用多用电表对电阻大小进行粗测,选用欧姆档的“×10”档位,按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻,表盘的示数如图,则该电阻的阻值约为    Ω。 

(2)该同学想用伏安法更精确地测量其电阻R,现有的器材及其代号和规格如下:
待测圆柱体电阻R
电流表  A1(量程0~3 mA,内阻约50 Ω)
A2(量程0~30 mA,内阻约20 Ω)
电压表  V1(量程0~3 V,内阻约10 kΩ)
V2(量程0~15 V,内阻约25 kΩ)
直流电源E(电动势4 V,内阻不计)
滑动变阻器R1(阻值范围0~10 Ω,允许通过的最大电流2.0 A)
开关S  导线若干
据题意,该同学应选择电流表、电压表的代码分别是    ; 
(3)如果既要满足测量要求,又要使测量误差较小,应选择如图所示的四个电路中的____;

(4)若待测电阻的测量长度用l表示,直径用D表示,加在电阻两端的电压用U表示,通过电阻的电流用I表示,则此圆柱体材料的电阻率表达式为ρ=    

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