Question

在做“用电流表和电压表测电池的电动势E（约3V）和内电阻r”的实验时，部分器材参数如下：电压表（量程3V），电流表（量程0.6A），定值电阻R（阻值为3Ω），滑动变阻器R（阻值约30Ω）．
（1）小红按如图1所示的电路图连接实物电路，在电路连接正确的情况下，当她闭合开关时发现电压表有示数，电流表没有示数，反复检查后发现电路连接完好，估计是某一元件断路，因此她拿来多用电表检查故障．她的操作如下：
a．断开电源开关S；
b．将多用表选择开关置于×1Ω档，调零后，红黑表笔分别接R两端，读数为30Ω
c．将多用表选择开关置于×100Ω档，调零后，将红黑表笔分别接电压表两端，发现指针读数如图3所示，则所测阻值为______Ω，然后又将两表笔接电流表两端，发现指针位置几乎不变．由以上操作可判断发生断路故障的元件是______  （填元件名称）
（2）她设计的实验电路中定值电阻R的作用是（说出一条理由即可）______．
（3）请根据电路图把实物图没完成的连线连接好．
（4）在更换规格相同的元件后，她改变滑动变阻器的阻值，测出了6组对应的数据并在图象上描点如图所示，请在图4中继续完成图象；并根据图象可得该电池的电动势E=______ V，电池内阻r=______Ω（小数点后保留两位数字）．
（5）用此电路测量电池的电动势和内电阻，产生误差的原因是______；测出的电动势E与真实值相比偏（选填“大”或“小”）______；

Answer 1

【答案】分析：由指针的指示读出示数，再将示数与所选档位相乘即为所测量的阻值；欧姆表测量时若指针不动，则说明所接部分出现了断路；
定值电阻R的作用是增大电源等效内阻，使调节时两电表示数变化明显或保护电源． 
图象与纵坐标的交点为电源的电动势；图象的斜率表示电源内阻与R的总电阻．
解答：解：（1））c由图可知，指针示数为20，所选档位为×100Ω档，故读数为2.2×10³Ω；
因电路已断开，欧姆表所测部分即为两表笔所接中间部位，接电流表时指针不动，即说明此处电阻无穷大，电路断开；故发生断路的是电流表．
（2）定值电阻R的作用是增大电源等效内阻，使调节时两电表示数变化明显或保护电源． 
（3）实物图：

（4）

根据U-I图象得：当电流I=0时，U=3.00V，所以电池的电动势E=3.00V，
通过U-I图象求出该直线的斜率为3.60，也就是r+R=3.60Ω，
所以电池内阻r=0.60Ω．
（5）本实验中由于电压表的分流，使电流测量值小于真实值，而电压表示数是准确的，当电路短路时，电压表的分流可以忽略不计，故短路电流为准确的，则图象应以短流电流向左下移动，故图象与纵坐标的交点减小，图象的斜率减小，故电动势减小，
故答案为：（1）2.2×10³      电流表       
（2）增大电源等效内阻，使调节时两电表示数变化明显或保护电源．             
（3）实物电路联接如图所示．    
（4）3.00V，0.60Ω
（5）电压表的分流作用，偏小
点评：本题要注意电流表及电压表的接法，此种接法下，应将电流表等效为电源的内电阻进行处理．计算过程中要注意有效数字的保留．
实物连接时要注意电源的正负极和滑动变阻器的连接．