题目内容

9.实验小组要测量一个电池组的电动势E和内阻r,并测量保护电阻的阻值Rx.已知电池组的电动势约为6V,电池内阻和待测电阻阻值均约为几十欧.可选用的实验器材有:
电流表A1(量程0-30mA)
电流表A2(量程0-100mA)
电压我V1和V2(量程均为0-6V)
滑动变阻器R1(阻值0-5Ω)
滑动变阻器R2(阻值0-300Ω)
开关S一个,导线若干

某同学设计的实验过程如下:
①实验电路图如图1所示,正确连接电路;
②将变阻器R接入电路的阻值调到最大,闭合开关S;
③逐渐减小变阻器R的阻值,测量并记录多组电压表和电流表的数据U1、U2、I.
根据上面信息,回答下列问题:
(1)实验中电流表应选用A2,滑动变阻器应选用R2.
(2)如图2是根据步骤③的测量数据作出的U1-I图象,由图象可知,电源电动势E=5.9V,电源内阻r=25Ω(结果均保留两位有效数字)
(3)用U1、U2、I表示待测保护电阻的阻值为Rx=$\frac{{U}_{1}-{U}_{2}}{I}$,考虑电表内阻对测量结果的影晌,实验中待测电阻的测量值与真实值相比偏大(填“偏小”“偏大”或“相等”).

分析 (1)明确电源的电动势和内电阻,根据安全和准确性原则可明确应选择的器材;
(2)根据电路结构,根据闭合电路欧姆定律即可求得电动势和内电阻;
(3)根据串并联电路的规律进行分析,由欧姆定律即可求得电阻的测量值,根据电表内阻的影响可分析误差情况.

解答 解:(1)电动势大小约为6V,而内阻约为几十欧,加上其他电阻,外电阻在100Ω左右,则电流约为60mA,故电流表只能选择A2;
由于内阻约为几十欧,为了便于调节控制,滑动变阻器应选择大于内阻的R2;
(2)由电路图可知,电压表U1所测量数据为路端电压,则由U=E-Ir可知,图象与纵轴的交点为电动势,故E=5.9V,图象的斜率表示内阻,故r=$\frac{5.9-3.5}{96×1{0}^{-3}}$=25Ω
(3)根据串并联电路的规律可知,待测电阻两端的电压为U1-U2;则由欧姆定律可知,Rx=$\frac{{U}_{1}-{U}_{2}}{I}$;
由于电压表V2的分流,电流表显示的电流偏小,则根据欧姆定律可知,电阻的测量值偏大;
故答案为:(1)A2,R2
(2)5.9,25
(3)$\frac{{U}_{1}-{U}_{2}}{I}$;偏大

点评 本题考查电源的电动势和内阻的测量,以及电阻的测量,要注意明确实验电路图,从而明确实验原理,确定数据处理方法,要注意在测量电动势和内电阻时,定值电阻可视为滑动变阻器的一部分,不能视为内电阻.

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