题目内容

如图1所示的是实验室测量电源的电动势与内阻的电路图．
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（1）按照该电路图进行实验，根据测得的U、I数据，画出U-I图象，如图2所示，则电动势E=
 
，内阻r=
 
，电动势的测量值与真实值相比
 
（填“偏大”、“相等”或“偏小”），内阻的测量值与真实值相比
 
（填“偏大”、“相等”或“偏小”）．
（2）如果在电路中的适当位置添加一只单刀双掷开关，用来改变电压表接入电路的方式，就能够最大限度地消除误差，请画出改进后的电路图．
（3）简要写出利用改进电路测量电动势与内阻的实验操作步骤．
（4）实验操作完成之后，利用图象法处理数据，在同一坐标系中画出了两条直线甲与乙，纵横轴截距分别是U、U和I、I，如图3所示，则电动势E=
 
，内阻r=
 
．
分析：电源的U-I图象与纵坐标轴的交点等于电源电动势，图象斜率的绝对值等于电源内阻．
该实验的误差来自于电表的分压或分流，由图象法可分析此种接法会造成的误差．
解答：解：（1）图象与纵坐标的交点为电源的电动势，故E=U0；
内阻为r=
△U
△I
=
U0
I0

因该接法中由于电压表的分流而导致电流表示数偏小，但电压表是准确的，故图象比真实图象要向上偏，同时，当电路短路时，电压表的分流是可以忽略的，故短路电流是准确的，故图象与横轴的交点不变，故所测电动势小于真实值；内阻也小于真实值；
（2）该实验的误差来自于电表的分压或分流，所以改变电压表接入电路的方式后电路图为：
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（3）步骤：①按照改进后的电 路图连接电路，闭合开关S． ②将单刀双掷开关S′置于a，调整滑动变阻器，测量多组U、I值，在坐标系中画出U-I图象．③将单刀双掷开关S′置于b，调整滑动变阻器，测量多组U、I值，在坐标系中画出U-I图象．
（4）将单刀双掷开关S′置于a，图中由于电压表测量值小于电源真实的路端电压；但当外电路断开时，电流表的分压可以忽略，故本接法中电动势是准确的；所以电动势E=U1．
将单刀双掷开关S′置于b，当电路短路时，电压表的分流是可以忽略的，故短路电流I2是准确的，所以内阻r=
U1
I2

故答案为：（1）U0，
U0
I0
（2）如图
（3）：①按照改进后的电 路图连接电路，闭合开关S． ②将单刀双掷开关S′置于a，调整滑动变阻器，测量多组U、I值，在坐标系中画出U-I图象．③将单刀双掷开关S′置于b，调整滑动变阻器，测量多组U、I值，在坐标系中画出U-I图象．
（4）U1，
U1
I2
点评：测电动势和内电阻的实验高考可较多出现，但考查内容相对集中，主要是考查误差分析、电路的选择及数据的处理，应注意掌握基础知识．
练习册系列答案
相关题目
Ⅰ为了测定滑块和桌面之间的动摩擦因数，某同学设计了如图1所示的实验装置．其中，a是质量为m的滑块（可视为质点），b是可以固定于桌面的滑槽（滑槽末端与桌面相切）．第一次实验时，将滑槽固定于水平桌面的右端，滑槽的末端与桌面的右端M对齐，让滑块a从滑槽上最高点由静止释放滑下，落在水平地面上的P点；第二次实验时（如图3），将滑槽固定于水平桌面的左端，测出滑槽的末端N与桌面的右端M的距离为L，让滑块再次从滑槽上最高点由静止释放滑下，落在水平地面上的P'点．已知当地重力加速度为g，不计空气阻力．
（1）实验还需要测量的物理量（用文字和字母表示）：
MO的高度h、OP的距离x1、OP′的距离x2
MO的高度h、OP的距离x1、OP′的距离x2
．
（2）写出滑块与桌面间的动摩擦因数的表达式是（用测得的物理量的字母表示）：μ=
x12-x22
4hL
x12-x22
4hL
．
Ⅱ某实验室提供的实验器材如下：
A．一节干电池E（电动势1.5V，内阻约0.5Ω）
B．一块电压表V（量程0～1V，内阻约1kΩ）
C．一块电流表mA（量程0～4mA，内阻在40Ω～90Ω之间）
D．一个定值电阻R0（电阻200Ω，允许的最大电流为0.5A）
E．一个滑动变阻器R（最大电阻10Ω，允许的最大电流为1A）
F．一个单刀单掷开关S，导线若干
为了扩大其中的电流表mA的量程，需要先测出电流表的内阻．为此，某同学根据提供的器材设计了一种利用伏安法进行测量的较为合理的电路，并在试验中正确操作，测出了几组数据，做出了电压表的示数U和电流表的示数I的关系图线（如图3）．
（1）请你根据提供的器材和该同学的测量数据在图乙的虚线框中（如图4）画出该同学设计的实验电路图（需标注各元件的符号）；
（2）该同学测出的mA表的内阻
50.0
50.0
Ω．（结果保留3位有效数字）
用伏安法测金属丝的电阻Rx．某小组的同学根据实验室提供的器材设计如图1所示的电路进行实验测量．图2是测量Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端．请根据图1所选的电路图，补充完成图2中实物间的连线．
某探究学习小组的同学欲验证“动能定理”，他们在实验室组装了一套如图1所示的装置，另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源一台，导线、复写纸、纸带、细沙若干．当滑块连接上纸带，用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时，释放小桶，滑块处于静止状态．

若你是小组中的一位成员，要完成该项实验，则：
①还需要补充的实验器材是
天平 刻度尺
天平 刻度尺
．
②某同学的实验步骤如下：用天平称量滑块的质量M．往沙桶中装入适量的细沙，让沙桶带动滑块加速运动，用打点计时器记录其运动情况，用天平称出此时沙和沙桶的总质量m．在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L，算出这两点的速度v1与v2．
他用沙和沙桶的总重力表示滑块受到的合外力，为了减小这种做法带来的实验误差，你认为在图示情况下还应该采取的一项具体操作是：
平衡摩擦力，先将小沙桶和滑块的连线断开，用小木块将长木板的左端稍稍垫起，直至轻推滑块，打下点距分布均匀的纸带为止．
平衡摩擦力，先将小沙桶和滑块的连线断开，用小木块将长木板的左端稍稍垫起，直至轻推滑块，打下点距分布均匀的纸带为止．
；应控制的实验条件是：
实验中保持m＜＜M．
实验中保持m＜＜M．
；
③若挑选的一条点迹清晰的纸带如下，且已知滑块的质量为M，沙和沙桶的总质量为m，相邻两个点之间的时间间隔为T，从A点到B、C、D、E、F点的距离依次为S1、S2、S3、S4、S5（图2中未标出S3、S4、S5），则由此可求得纸带上由B点到E点所对应的过程中，沙和沙桶的重力所做的功W=
mg（S4-S1）
mg（S4-S1）
；该滑块动能改变量的表达式为△EK=
1
2
M[(
S5-S3
2T
)2-(
S2
2T
)2]
1
2
M[(
S5-S3
2T
)2-(
S2
2T
)2]
．（结果用题中已知物理量的字母表示）
某同学在实验室用如图1所示的装置来研究牛顿第二定律的问题．
（1）为了尽可能减少摩擦力的影响，最好选用（填“电磁”或“电火花”）
电火花
电火花
式打点计时器，同时需要将长木板的右端垫高，直到在没有沙桶拖动下，小车拖动纸带穿过计时器时能
做匀速直线运动．
做匀速直线运动．

（2）在
m（桶和沙的总质量）＜＜M（小车的质量）
m（桶和沙的总质量）＜＜M（小车的质量）
条件下，可以认为绳对小车的拉力近似等于沙和沙桶的总重力，在控制
M（小车的质量）
M（小车的质量）
不变的情况下，可以探究加速度与合力的关系．
（3）在此实验中，此同学先接通计时器的电源，再放开纸带，如图2是在m=100g，M=1kg情况下打出的一条纸带，O为起点，A、B、C为过程中的三个相邻的计数点，相邻的计数点之间有四个点没有标出，有关数据如图所示，其中hA=42.05cm，hB=51.55cm，hC=62.00cm则小车的加速度为a=
0.95
0.95
m/s2，打B点时小车的速度为VB=
1.0
1.0
 m/s．（保留2位有效数字）由以上结果分析在长木板的右端垫高时垫得
一定过高
一定过高
（一定过低、刚好、一定过高）．

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