Question

8．某同学要测定三节干电池组成电池组的电动势和内阻，实验室中提供如下器材：
A．电流表G（满偏电流5mA，内阻10Ω）
B．电流表（量程0.6A，内阻0.5Ω）
C．电压表（量程15V，内阻约为6kΩ）
D．滑动变阻器（0～10Ω，额定电流为2A）
E．定值电阻R₀（阻值990Ω）
D．电建S一个，导线若干．
（1）完成虚线框内的电路连接．为了减小实验误差以及便于数据处理，电路图1中的导线应该连接到②（填“①”或“②”）的位置．
（2）调节滑动变阻器，测得虚线框中电表的示数x与电流表的示数I的多组数值，作出x-I图象如图2所示，则由图线可以得到被测电池组的电动势E=4.5V，内阻r=4.5Ω（保留两位有效数字）．
（3）实验时，小明进行多次测量，花费了较长的时间，测量期间一直保持电路闭合．其实，从实验误差考虑，这样的操作不妥，因为干电池长时间使用后，电动势和内阻会发生变化，导致实验误差增大．

Answer 1

分析 （1）明确实验原理，根据实验给出的信息确定应需要的电压表，再根据改装原理即可明确应采用的电路图，再根据电流表内阻的影响分析电流表接法；
（2）根据图象和闭合电路欧姆定律进行分析，从而确定对应的电动势和内电阻；
（3）知道电源的电动势和内电阻在长时间使用时会存在较大的变化，从而产生误差．

解答 解：（1）三节干电池的电动势大约为4.5 V，由于所给电压表的量程过大，因此需要用电流表G和定值电阻R组成了一个量程为5 V的电压表，因此虚线框内的电路连接如下图所示．
由于电流表的电阻已知，因此将导线连接到②采用相对电流表相对电源外接法，可以减小电池电阻测量的误差．
（2）由电路连接可知，x为电流表G的示数，将图线延长，图线与纵轴的交点是4.5 mA，为电路断路时电流表G的示数，由U=E-Ir可知，此时电源的电动势等于路端电压，即为：
E=4.5×10^-3×（990+10）=4.5V，
电源的内阻为：
r=$\frac{4-2}{0.5-0.1}$-0.5=4.5．
（3）干电池长时间使用后，电动势和内阻会发生变化，导致实验误差增大．
故答案为：（1）电路图见解析，②；（2）4.5，4.5；（3）干电池长时间使用后，电动势和内阻会发生变化，导致实验误差增大．

点评 本题考查测量电动势和内电阻的实验，要注意明确实验原理，注意电表改装原基本方法，同时掌握闭合电路欧姆定律的正确使用即可准确求解．