题目内容
18.某同学设计用伏安法测量一节干电池的电动势E和内电阻r.除待测干电池外,实验室可供选择的主要器材有:A.电流表G:测量范围0~10mA,内电阻未知;
B.电流表A:测量范围0~0.5A,内电阻很小;
C.电阻箱R0:电阻变化范围0~999.9Ω,最小精度0.1Ω;
D.滑动变阻器R:电阻变化范围0~20Ω;
E.开关一个、导线若干.
(1)实验中,首先需将电流表G改装成电压表.该同学采用图1所示的电路测定电流表G的内阻,其主要实验步骤如下,请完成步骤中的填空:
①将R0调到某一设定值,滑动变阻器R的滑动触头移到左端(选填“左端”、“右端”或“任意”)位置,然后闭合开关;
②多次改变R0的大小,反复调节滑动变阻器的滑动触头位置,发现当R0=5.0Ω时,电流表G的示数为10.0mA,电流表A的示数为0.210A,则电流表G的内电阻为100Ω;
(2)用改装成的电压表V和电流表A,采用图2的电路测量电源的电动势和内电阻.根据电压表V的示数U与电流表A的示数I,经描点、连线得到U-I图象如图3所示.根据图象可求得该干电池的电动势E=1.46V;内电阻r=0.920Ω.(保留三位有效数字).
(3)采用图2的电路测量电源的电动势和内电阻,考虑到有系统误差,那么电动势的测量值偏小,内电阻的测量值偏小.(选填“偏大”“偏小”或“不变”)
分析 (1)根据电路图以及实验安全和准确性原则确定滑片的位置,应用串并联电路特点与欧姆定律求出G的内阻,求出串联电阻阻值.
(2)根据电源U-I图象求出电源电动势与内阻.
(3)根据图象法分析实验误差现象.
解答 解:(1)①由图示电路图可知,滑动变阻器采用分压接法,为保证电路安全,将R0调到某一设定值,滑动变阻器R的滑动触头移到左端位置,然后闭合开关;
②多次改变R0的大小,反复调节滑动变阻器的滑动触头位置,发现当R0=5.0Ω时,电流表G的示数为10.0mA,电流表A的示数为0.210A,通过电阻箱的电流:I=0.21-0.01=0.2A,电阻箱两端电压,即G两端电压:U=IR0=0.2×5=1V,则电流表G的内电阻为:RG=$\frac{U}{{I}_{G}}$=$\frac{1}{0.01}$=100Ω;
③把G改装成量程为2V的电压表V,串联电阻阻值:R0=$\frac{{U}_{V}}{{I}_{G}}$-RG=$\frac{2}{0.01}$-100=100Ω;
(2)由图示电源U-I图象可知,图象与纵轴 交点坐标值为:1.46,干电池的电动势E=1.46V;
内电阻r=$\frac{△U}{△I}$=$\frac{1.46-1.0}{0.5}$=0.920Ω;
(3)当外电路短路时,电流的测量值等于真实值,除此之外,由于电压表的分流作用,电流的测量值小于真实值,电源的U-I图象如图所示,由图象可知,电源电动势的测量值小于真实值,电源内阻测量值小于真实值.![]()
故答案为:(1)①左端;②100;③100;(2)1.46;0.920.(3)偏小; 偏小.
点评 本题考查了作图象、求电源电动势与内阻、实验误差分析等问题,应用图象法处理实验数据是常用的实验数据处理方法,要掌握描点法作图的方法;电源的U-I图象与纵轴交点坐标值是电源电动势,图象斜率的绝对值等于电源内阻;要学会应用图象法分析实验误差的方法.
| A. | 该实验为牛顿第一定律的提出提供了有力的依据,因此牛顿第一定律是实验定律 | |
| B. | 由图可知小球在右侧的斜面上的速度逐渐减小,因此证实了“物体的运动需要力维持” | |
| C. | 当右侧的斜面水平时,小球几乎做匀速直线运动,说明“如果没有外力的作用,小球将在水平面上永远运动下去” | |
| D. | 如果没有摩擦,小球在右边的斜面上将运动到比左边释放点的高度略低 |
| A. | mg | B. | m$\frac{{v}^{2}}{R}$ | C. | mg-m$\frac{{v}^{2}}{R}$ | D. | mg+m$\frac{{v}^{2}}{R}$ |
| A. | 每天早晨8::00上课 | B. | 一节课45min | ||
| C. | 3秒内 | D. | 第3秒内 |