题目内容

19.某同学在用电流表和电压表测电池的电动势和内阻的实验中,为了便于测量,给电源串联了一个2Ω的保护电阻R0,实验电路如图1所示,

(1)连好电路后,当该同学闭合电键,发现电流表示数为0,电压表示数不为0.检查各接线柱均未接错,且接触良好;他用多用电表的电压挡检查电路,把两表笔分别接a、b;b、c;d、e时,示数均为0,把两表笔接c、d时,示数与电压表示数相同,由此可推断故障是R断路.
(2)按电路原理图l及用多用电表的电压挡检查电路,把两表笔分别接c、d时的实物电路图2以画线代导线将没连接的线连接起来.
(3)排除故障后,该同学顺利完成实验,测得下列数据且根据数据在坐标图3中描出对应的点,请画出U-I图;
I/A0.100.170.230.300.40
U/A1.201.000.800.600.55
由图3求出:电池的电动势为1.50V,内阻为0.75Ω
(4)考虑电表本身电阻对测量结果的影响,造成本实验的系统误差的原因是电压表内阻分流,测出的电动势与真实值相比会减小(填“增大”、“减小”或“不变”).

分析 (1)通过排除法,从断路和短路的角度推断故障.
(2)根据电路图连接实物图.
(3)U-I图线的纵轴截距表示电源的电动势,图线斜率的绝对值表示内阻.
(4)将保护电阻等效到电源的内部,电压表测的是外电压,电流表的读数小于通过电源的电流,是因为电压表起分流作用.作出U-I图线的测量图线和真实图线,比较电动势和内阻的测量值和真实值的大小.

解答 解:(1)发现电流表示数为0,电压表示数不为0,电流表或R处断路,用多用电表的电压档检查电路,把两表笔分别接a、b,b、c,d、e时,示数均为0,把两表笔接c、d时,示数与电压表示数相同,知R断路.
(2)实物连线图如图.
(3)U-I图线是一条倾斜的直线,描点作图如下图.纵轴截距为1.5,所以电动势E=1.50V.
图线的斜率k=$\frac{1.5-0.4}{0.4}$=2.75,则内阻r=2.75-2Ω=0.75Ω.
(4)电流表所测的电流小于通过电源的电流,因为电压表内阻有分流作用.
(5)将保护电阻等效到电源的内部,电压表测的电压为外电压,电流表所测的电流偏小,作出U-I图线的测量图线和实际图线,虚线表示实际图,从图线可以看出,电动势和内阻的测量值均小于真实值.
故答案为:(1)R断路 (2)实物图连接如图 (3)1.50,0.75;(4)电压表内阻分流 小于.

点评 解决本题的关键会从U-I图线获取电源的电动势和内阻,注意将保护电阻等效到电源的内部,最终电源的内阻等于图线的斜率绝对值减去保护电阻的阻值.以及会分析误差的来源,通过图象分析测量值和真实值的关系.

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