题目内容

3．在测量一节干电池电动势E和内阻r的实验中，小明设计了如图甲所示的实验电路．

（1）根据图甲实验电路，请在乙图中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接．
（2）实验开始前，应先将滑动变阻器的滑片P调到a（选填“a”或“b”）端．
（3）合上开关S1，S2接图甲中的1位置，改变滑动变阻器的阻值，记录下几组电压表示数和对应的电流表示数；S2改接图甲中的2位置，改变滑动变阻器的阻值，再记录下几组电压表示数和对应的电流表示数．
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的图象，如图丙所示，两直线与纵轴的截距分别为UA、UB，与横轴的截距分别为IA、IB．
①S2接1位置时，作出的U-I图线是图丙中的B（选填“A”或“B”）线；测出的电池电动势E和内阻r存在系统误差，原因是电压表的分流．
②由图丙可知，干电池电动势和内阻的真实值分别为E真=UA，r真=$\frac{{U}_{A}}{{I}_{B}}$．

分析 （1）关键是看清单刀双掷开关电路图与实物图即可．
（2）明确实验前应使滑片置于使电流最小的位置即可．
（3）①的关键是根据“等效电源”法分析测量误差的大小，即当s2接1位置时，把电源和电压表看作等效电源，电动势测量值测得是“等效电源”的外电路断开时的路端电压，由于电压表内阻不是无穷大，所以电压表示数将小于电动势真实值，即电动势测量值偏小；
同理内阻的测量值实际等于电压表与内阻真实值的并联电阻，所以内阻测量值也偏小．若s2接2位置时，可把电流表与电源看做一个“等效电源”，不难分析出电动势测量值等于真实值，而内阻测量值应等于内阻真实值与电流表内阻之和，即内阻测量值偏大．

解答 解：（1）实物连线图如图所示：

（2）为保护电流表，实验开始前，应将滑片p置于电阻最大的a端；
（3）①：当s2接1位置时，可把电压表与电源看做一个等效电源，根据闭合电路欧姆定律U=E断可知，电动势和内阻的测量值均小于真实值，所以作出的U-I图线应是B线；
测出的电池电动势E和内阻r存在系统误差，原因是电压表的分流．
②当s2接2位置时，可把电流表与电源看做一个等效电源，根据闭合电路欧姆定律E=U断可知电动势测量值等于真实值，U-I图线应是A线，即E真=UA；
由于S2接1位置时，U-I图线的B线对应的短路电流为I短=IB，所以r真=$\frac{{E}_{真}}{{r}_{短}}$=$\frac{{U}_{A}}{{I}_{B}}$；
故答案为：（1）如图
（2）a
（3）①B，电压表的分流；②UA；$\frac{{U}_{A}}{{I}_{B}}$

点评 本题考查测量电动势和内电阻的实验，要注意明确用“等效电源”法分析“测量电源电动势和内阻实验”误差的方法，明确U-I图象中纵轴截距与斜率的含义．

练习册系列答案
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T721车次T722
南京西--上海
特快		自上海起公里数站 名上海--南京西
特快
14：28309南京西12：05
14：36
14：46		303南京11：57
11：47
15：58
16：02		165常州10：33
10：29
16：26
16：30		126无锡
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