题目内容

11.在测定一节干电池的电动势和内阻实验中,备有下列器材:
A.待测干电池(电动势E约为1.5V,内电阻小于1.0Ω);
B.电流表A1(量程0-3mA,内阻Rg1=10Ω);
C.电流表A2(量程0-0.6A,内阻Rg2=0.1Ω);
D.滑动变阻器R1(0-20Ω,10A);
E.滑动变阻器R2(0-200Ω,1A);
F.定值电阻R0(990Ω);
G.开关和导线若干.

(1)某同学发现上述器材中虽然没有电压表,但给出了两个电流表,于是他设计了如图所示中甲的(a)、(b)两个参考实验电路,其中合理的是b图所示的电路;在该电路中,为了操作方便且能准确地进行测量,滑动变阻器应选D(填写器材前的字母代号).
(2)图乙为该同学根据(1)中选出的合理的实验电路,利用测出的数据绘出的I1-I2图线(I1为电流表A1的示数,I2为电流表A2的示数,且I2的数值远大于I1的数值),则由图线可得被测电池的电动势E=1.50 V,内阻r=0.89Ω;
(3)由于电表都不是理想表.该同学按照(2)的步骤算出的数据存在系统误差E测<E真,r测<r真.(填“<”、“>”或“=”)

分析 (1)将电流表G串联一个电阻,可以改装成较大量程的电压表.因为电源的内阻较小,所以应该采用较小最大值的滑动变阻器,有利于数据的测量和误差的减小.
(2)根据欧姆定律和串联的知识求出I1和电源两端电压U的关系,根据图象与纵轴的交点求出电动势,再从图中得出路端电压为某一值时电流,则可求得内阻.
(3)根据实验电路分析实验误差.

解答 解:(1)上述器材中虽然没有电压表,但给出了两个电流表,将电流表串联一个电阻,可以改装成较大量程的电压表.
(a)、(b)两个参考实验电路,其中合理的是b,因为电源的内阻较小,所以应该采用较小最大值的滑动变阻器,有利于数据的测量和误差的减小.滑动变阻器应选D,
(2)根据欧姆定律和串联的知识得
电源两端电压U=I1(990+10)=1000I1,
根据图象与纵轴的交点得电动势E=1.5mA×1000Ω=1.50V
与横轴的交点可得出路端电压为1.1V时电流是0.45A,
由闭合电路欧姆定律E=U+Ir可得:
r=0.89Ω;
(3)由图b所示电路图可知,相对于电源来说,电流表采用外接法,由于电压表分流,电流测量值小于真实值,当外电路短路时,电流测量值等于真实值,电源的U-I图象如图所示:

电源的U-I图象与纵轴交点坐标值是电源电动势,图象斜率的绝对值是电源内阻,
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 )b;D;(2)1.50,0.89;(3)<;<.

点评 在测量电源电动势和内阻时,要注意根据画出的U-I图象分析出电动势及内阻,所给器材虽然没有电压表,但给出了两个电流表,将电流表串联一个电阻,可以改装成较大量程的电压表,难度适中.

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