Question

17．在测定一节干电池的电动势和内阻的实验中，某同学设计出了如图1所示的电路进行实验，由于电池的内阻较小，为了防止在调节滑动变阻器时造成短路，电路中用一个定值电阻R0起保护作用，处电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有：
a．电压表（量程3V、15V）；
b．电流表（量程0.6A、3A）；
c．定值电阻（阻值2Ω、额定功率5W）；
d．定值电阻（阻值10Ω、额定功率10W）；
e．滑动变阻器（阻值范围0～10Ω、额定电流2A）；
f．滑动变阻器（阻值范围0～100Ω、额定电流1A）

（1）要正确完成实验，电压表的量程应选择3V，电流表的量程应选择0.6A．R₀应选择2Ω的定值电阻，R应选择阻值范围是0-10Ω的滑动变阻器．
（2）引起该实验系统误差的主要原因是电压表的分流作用，使电流表的读数偏小．
（3）如图2所示的U-I图象上是实验测得的7组数据标出的点，请你完成图线，并由图线求出E=1.50V，r=0.58Ω．
（4）若只选用两组数据，用欧姆定律算出E、r有可能误差较大，若选用第5组和第6组数据误差最大．

Answer 1

分析 由欧姆定律估算电路中的电流，根据安全及准确性原则可选出电流表及电压表；根据电源内阻的大小可判断保护电阻的大小，及滑动变阻器的阻值大小；根据电路图连接实物图，根据U-I图象做坐标轴的交点求解电动势和内阻．根据图象可明确哪些点误差最大．

解答 解：（1）一节干电池电动势一般约为1.5V，由此知电压表量程应选择3V
   为使滑动变阻器滑动时电表示数有明显变化，应使R₀+R与电源内阻r尽可能接近，因r较小，则考虑选择2Ω的定值电阻c；估算电流时，考虑到干电池的内阻一般几Ω左右，加上保护电阻，最大电流在0.5A左右，所以选量程为0.6A的电流表；滑动变阻器的最大阻值一般比电池内阻大几倍就好了，取0～10Ω能很好地控制电路中的电流和电压，若取0～100Ω不方便调节．
（2）本实验中由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比测量值小，
（3）根据U-I图象可知，与U轴的交点表示电动势，所以E=1.50V，
r=$\frac{1.5-1.0}{0.85}$=0.58Ω
（4）由图可知，5、6两点离图象较远，故使用这两点时误差较大；
故答案为：（1）3，0.6，2，0-10
（2）电流表的分流作用，使电流表的读数偏小；
（3）图象如图所示；1.50；0.58；
（4）5、6；

点评 本题考查测量电动势和内电阻的实验中仪表的选择以及数据的处理问题；实验仪器的选择是考试中经常出现的问题，在学习中要注意掌握好其安全、准确的原则；同时注意滑动变阻器的电路中的应用规律．