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(2009?汕头一模)如图甲是“测电池的电动势和内阻”的实验电路,如果采用新电池进行实验,实验时会发现,当滑动变阻器在阻值较大的范围内调节时,电压表
读数变化很小
读数变化很小
,原因是:
新电池的内阻很小,内电路的电压降很小
新电池的内阻很小,内电路的电压降很小
,从而影响测量值的精确性.为了较精确地测量一节新电池的内阻,可用以下给定的器材和一些导线来完成实验,器材:量程3V的理想电压表V,量程0.6A的电流表A(具有一定内阻),定值电阻R0(R0=1.50Ω),滑动变阻器R1(0~10Ω),滑动变阻器R2(0~200Ω),开关S.
(1)实验电路原理图如图乙,加接电阻R0有两方面的作用,一是方便实验操作和数据测量,二是
防止变阻器电阻过小时,电池被短路或电流表被烧坏(或限制电流,防止电源短路)
防止变阻器电阻过小时,电池被短路或电流表被烧坏(或限制电流,防止电源短路)
.
(2)为方便实验调节且能较准确地进行测量,滑动变阻器应选用
R1
R1
(填R1或 R2).
(3)用笔画线代替导线在图丙中完成实物连接图.
(4)实验中,改变滑动变阻器的阻值,测出当电流表读数为I1时,电压表读数为U1;当电流表读数为I2时,电压表读数为U2.则新电池内阻的表达式r=
U2-U1
I1-I2
-R0
U2-U1
I1-I2
-R0
.(用I1、I2、U1、U2和R0表示)
(5)处理实验数据时,测出两组U、I值,便可计算出电池的电动势和内阻,这样做虽然简单,但误差可能较大.处理数据时如何减少实验误差,请你提出一个处理方法:
分析:(0)作出电源的U-I图象,根据闭合电路欧姆定律分析可知,图象的斜率等于电源的内阻,再分析电压表读数变化不明显的原因;
(1)加接电阻R0,起保护作用,限制电流,防止电池被短路或电流表被烧坏;
(2)由于电流表与电压表的读数在刻度盘中超过一半,读数的相对误差较小,则要求电路中电流较大,在确保安全的前提下,可选择阻值较小的变阻器;
(3)对照电路图连线即可;
(4)根据闭合电路欧姆定律列方程组后联立求解,可求出新电池的内阻的表达式;
(5)多次测量取平均.
解答:解:作出电源的U-I图象,根据闭合电路欧姆定律分析可知,图象的斜率等于电源的内阻,如图,图线1的斜率小于图线2的斜率,则对应的电源的内阻图线1的较小,由图可以看出,图线1电压随电流变化较慢.本实验中发现电压表读数变化不明显,原因是:电源内阻很小.

(1)加接电阻R0,起保护作用,限制电流,防止变阻器电阻过小时,电池被短路或电流表被烧坏;
(2)滑动变阻器应选用R1.因为R1的总电阻较小,使电路中电流较大,电流表指针能在刻度盘中央附近,测量误差较小;
(3)对照电路图连线,如图所示:

(4)根据闭合电路欧姆定律,有:
E=U1+I1(r+R0)
E=U2+I2(r+R0)
联立解得:r=
U2-U1
I1-I2
-R0
;
(5)可采用多次测量取平均的方法,故可以尽可能多测几组U、I值,分别求出每组的E、r值,最后求平均值(或作U-I 图象利用图线在坐标轴上截距求出E、r).
故答案为:电压表读数变化很小,新电池的内阻很小,内电路的电压降很小.
(1)防止变阻器电阻过小时,电池被短路或电流表被烧坏(或限制电流,防止电源短路);
(2)R1;
(3)如图所示;
(4)r=
U2-U1
I1-I2
-R0
;
(5)尽可能多测几组U、I值,分别求出每组的E、r值,最后求平均值(或作U-I 图象利用图线在坐标轴上截距求出E、r).
点评:本题根据闭合电路欧姆定律,用伏安法可测量电源的电动势和内阻,定值电阻R0起保护作用,采用公式法处理数据.
练习册系列答案
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(1)可以判断纸带的
右
右
(左或右端)与木块连接.根据纸带提供的数据计算打点计时器在打下A点和B点时木块的速度vA=
0.72
0.72
m/s,vB=
0.97
0.97
 m/s.(结果保留两位有效数字)
(2)要测量在AB段木板对木块的摩擦力所做的功WAB,还需要的实验器材是
G
G
,还应测量的物理量是
B
B
.(填入所选实验器材和物理量前的字母)
A.木板的长度l        B.木块的质量m1        C.木板的质量m2
D.重物质量m3        E.木块运动的时间t      F.AB段的距离lAB
G.天平               H.秒表                 J.弹簧秤
(3)在AB段木板对木块的摩擦力所做的功的关系式WAB=
1
2
m1vA2-
1
2
m1vB2
1
2
m1vA2-
1
2
m1vB2
.(用vA、vB和第(2)问中测得的物理量的字母表示)

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