题目内容

13.在测量一节干电池电动势E和内阻r的实验中,小明设计了如图甲所示的实验电路.

(1)根据图甲实验电路,请在乙图中用笔画线代替导线,完成实物电路的连接.
(2)实验开始前,应先将滑动变阻器的滑片P调到a (选填“a”或“b“)端.
(3)合上开关S1,S2接图甲中的1位置,改变滑动变阻器的阻值,记录下几组电压表示数和对应的电流表示数;S2改接图甲中的2位置,改变滑动变阻器的阻值,再记录下几组电压表示数和对应的电流表示数.
在同一坐标系内分别描点作出电压表示数U和对应的电流表示数I的图象,如图丙所示,两直线与纵轴的截距分别为UA、UB,与横轴的截距分别为IA、IB.
①S2接1位置时,作出的U-I图线是图丙中的B(选填“A”或“B”)线;
②S2接1位置时,测出的电池电动势E和内阻r存在系统误差,原因是电流表(选填“电压”、“电流”)的示数偏小(选填“大”、“小”).

分析 本题(1)的关键是看清单刀双掷开关电路图与实物图即可.题(2)应明确实验前应使滑片置于使电流最小的位置即可.题(3)①的关键是根据“等效电源”法分析测量误差的大小,即当${\;s}_{2}^{\;}$接1位置时,可把电流表与电源看做一个等效电源,则电动势测量值测得是“等效电源”的外电路断开时的路端电压,由于电压表内阻不是无穷大,所以电压表示数将小于电动势真实值,即电动势测量值偏小;同理内阻的测量值实际等于电压表与内阻真实值的并联电阻,所以内阻测量值也偏小.若${s}_{2}^{\;}$接2位置时,可把电流表与电源看做一个“等效电源”,不难分析出电动势测量值等于真实值,而内阻测量值应等于内阻真实值与电流表内阻之和,即内阻测量值偏大.

解答 解:(1)、实物连线图如图所示:

(2)、为保护电流表,实验开始前,应将滑片p置于电阻最大的a端;
(3)①、当${s}_{2}^{\;}$接1位置时,可把电压表与电源看做一个等效电源,根据闭合电路欧姆定律${E{=U}_{断}^{\;}}_{\;}^{\;}$可知,电动势和内阻的测量值均小于真实值,所以作出的U-I图线应是B线;
②、测出的电池电动势E和内阻r存在系统误差,原因是电压表的分流,结果使电流表的读数小于偏小.
故答案为:(1)如图
(2)a
(3)①B;②电流;偏小.

点评 应明确用“等效电源”法分析“测量电源电动势和内阻实验”误差的方法,明确U-I图象中纵轴截距与斜率的含义.

练习册系列答案
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3.电源的电动势和内电阻的测量是高中阶段重要的实验.

(1)某次实验中,某学习小组利用伏安法测电池的电动势和内电阻,设计的电路图如图1所示,当电键S闭合后,移动变阻器的滑片P时,可能出现的现象为AC
A.电流表示数可变,电压表示数始终为零B.电流表示数为零,电压表示数不变
C.电流表烧坏          D.电流表示数不变,电压表示数可变
(2)在某次实验中,实验室可以提供的器材有:
a.待测电池:电动势E(约3V)、内电阻r(约1Ω)
b.电流表:量程500μA,内阻为400Ω
c.电流表:量程3A,内阻为0.1Ω
d.滑动变阻器:阻值0-600Ω,额定电流0.5A
e.滑动变阻器:阻值0-20Ω,额定电流2.5A       f.电阻箱:9999.9Ω
①某实验小组根据实验室提供的器材,设计的实验电路如图2所示,根据实验目的和该电路,电路中电流表A1 应选择c,A2 应选择b,R1应选择e,R2应选择f(请填写器材前的字母).
②根据实验原理图可以写出电源的电动势和电源内阻的关系为E=I2(R2+RA2)+I1r,I2为电流表A2的读数,I1为电流表A1的读数,R2为电阻箱的内阻,RA2为电流表A2的内阻,E、r分别表示电源的电动势和内电阻
③实验中改变电路中的电阻R1,通过多次读取两电流表的读数,用描点法拟合出电流表A2 的电流I2随电流表A1 的电流I1的变化的图象,如3图所示.那么表达式ly(R2+RA2)(其中R2表示的是变阻箱的阻值,RA2表示的是电流表A2的内阻)表示的是电源的电动势.

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