题目内容

某同学通过查找资料自己动手制作了一个水果电池(电动势约为4.5V,内阻约为1.5Ω),现要测量这个电池的电动势E和内阻r,他从实验室借到一个开关、一个滑动变阻器 (最大阻值为12Ω,),一只电压表(量程为3V,内阻约为15kΩ),一只电流表(量程为 0.6A,内阻约为2Ω),一个定值电阻R0=5Ω和若干导线.
(1)该同学利用上述器材设计了如图甲所示的实验电路,开关闭合前滑动变阻器接入电路的阻值应调到______(填最大、最小).
(2)断开开关S,调节滑动变阻器的阻值,再闭合开关S,读取并记录电压表的示数及电流表的示数.改变滑动变阻器滑片的位置,多次重复上述操作,可得到多组电压值U及电流值I,并以U为纵坐标,以I为横坐标,画出U-I的关系图线(该图线为一直线),如图乙所示.由图线可求得电池组的电动势E=______V,内阻r=______Ω.(保留两位有效数字)
(3)利用该实验电路测出的电动势E测和内阻r测与真实值E真和r真相比,理论上E测______E真,r测______r真(填“>”“<”或“=”).引起该实验系统误差的主要原因是______.
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(1)闭合开关之前,为防止电表过载,保证电路的安全,滑动变阻器的滑动头P应放在电阻的阻值最大处;
(2)在图线中,图线与纵轴的交点就是所要测量的电动势,读数为4.4V(或4.3V);电压为1.0V时,电流约0.57A,内电阻可以使用公式:r+R0=
△U
△I
=
4.4-1.0
0.57-0
=5.96Ω

所以,内电阻r=0.96V.
(3)比较电动势E测和内阻r测与真实值E真和r真之间的关系,就要从电路的结构进行分析:电路中,从电源流出的电流,分别流向电流表支路和电压表支路,故流经电流表支路的电流不是全部的电流,这时,常用的方法是把以上的电路等效成如图的电路:
很明显,根据公式:r=
△U
△I
计算出的结果是等效电源中的r′,r′是R0、r和RV三者的并联电阻,
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因此r′要小于r+R0,即内电阻的测量值小于真实值;同样的原因,r分担的电压也会偏小,导致电动势的测量值也偏小.
故答案为:最大;4.3V或4.4V,0.96Ω或1.0Ω;<,<,电压表的分流.
练习册系列答案
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(1)在《用双缝干涉测光的波长》实验中,将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上(如图1),并选用缝间距d=0.2mm的双缝屏.从仪器注明的规格可知,像屏与双缝屏间的距离L=700mm.然后,接通电源使光源正常工作.
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①已知测量头主尺的最小刻度是毫米,副尺上有50分度.某同学调整手轮后,从测量头的目镜看去,第1次映入眼帘的干涉条纹如图2(a)所示,图2(a)中的数字是该同学给各暗纹的编号,此时图2(b)中游标尺上的读数x1=1.16mm;接着再转动手轮,映入眼帘的干涉条纹如图3(a)所示,此时图3(b)中游标尺上的读数x2=
 
;
②利用上述测量结果,经计算可得两个相邻明纹(或暗纹)间的距离△x=
 
mm;这种色光的波长λ=
 
nm.
(2)某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池.该同学想测量一下这个电池的电动势E 和内电阻r,但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱(最大阻值为9.999Ω,科当标准电阻用) 一只电流表(量程IR=0.6A,内阻rg=0.1Ω)和若干导线.
①请根据测定电动势E内电阻r的要求,设计图4中器件的连接方式,画线把它们连接起来.
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②接通开关,逐次改变电阻箱的阻值R,读处与R对应的电流表的示数I,并作记录当电阻箱的阻值R=2.6Ω时,其对应的电流表的示数如图5所示.处理实验数据时首先计算出每个电流值I的倒数
1
I
;再制作R-
1
I
坐标图,如图6所示,图中已标注出了(R,
1
I
)的几个与测量对应的坐标点,请你将与图5实验数据对应的坐标点也标注在图6中上.
③在图6上把描绘出的坐标点练成图线.
④根据图6描绘出的图线可得出这个电池的电动势E=
 
V,内电阻r=
 
Ω

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