题目内容

6.研究性学习小组的同学们用如图1甲所示的电路测量两节干电池串联而成的电池组的电动势E和内电阻r.实验室提供的器材如下:电压表,电阻箱(阻值范围0~999.9Ω);开关、导线若干.
①请根据图1甲所示的电路图,在图1乙中画出连线,将器材连接成实验电路.
②某同学开始做实验,先把变阻箱阻值调到最大,再接通开关,然后逐次改变电阻箱接入电路的阻值R,读取与R对应的电压表的示数U,并将相应的数据转化为坐标点描绘在U-U/R图中.请将图1丙、丁中电阻箱和电压表所示的数据转化为坐标点描绘在图2所示的坐标系中(用“+”表示),并画出U-U/R图线;

③根据图2中实验数据绘出的图线可以得出该电池组电动势的测量值E=2.93V,内电阻测量值r=1.30Ω.(保留3位有效数字)
④实验测量都存在误差,关于本实验的误差,下列说法中正确的是AC(选填选项前的字母).
A.由于读数所引起的误差属于偶然误差
B.利用图象法处理本实验数据可以减小系统误差
C.由于电压表内阻引起的误差属于系统误差
D.电压表的内阻越大,其引起的误差越大
⑤不同小组的同学分别用不同的电池组(均由同一规格的两节干电池串联而成)完成了上述的实验后,发现不同组的电池组的电动势基本相同,只是内电阻差异较大.同学们选择了内电阻差异较大的甲、乙两个电池组进一步探究,对电池组的输出功率P随外电阻R变化的关系,以及电池组的输出功率P随路端电压U变化的关系进行了猜想,并分别画出了如图3所示的P-R和P-U图象.若已知甲电池组的内电阻较大,则下列各图中可能正确的是BC(选填选项的字母).

分析 ①根据原理图可得出对应的实物图;
②根据描出的点即可以得出对应的图象;
③根据闭合电路欧姆定律进行分析,由图象可求得电源的电动势和内电阻;
④明确实验中误差情况,从而确定误差原则以及减小误差的方法;
⑤根据电源的输出功率规律可明确对应的实验图象,知道当内外电阻相等时电源的输出功率最大.

解答 解:①根据原理图可连接对应的实物图,如图所示;
②根据描出的点用直线将各点拟合,得出图象如图所示;
③根据闭合电路欧姆定律可得:U=E-$\frac{U}{R}$r
则可知,图象与纵轴的交点表示电源的电动势,故E=2.93V;图象的斜率表示内阻,故有:r=$\frac{2.93-1.00}{1.48}$=1.30Ω;
④A、由读数不准确带来的误差称为偶然误差,利用图象进行处理数据可以减小偶然误差,但不会减少系统误差,故A正确,B错误;
C、由于电压表内阻不是无穷大,所以在电路中分流,从而带来系统误差,故C正确;
D、电压表内阻越大,则其分流越小,误差越小,故D错误;
故选:AC;
⑤A、根据电源的输出功率规律可知,当内外电阻相等时输出功率最大,如果外电阻大于内电阻时,随着电阻的增大,输出功率将越来越小,由P=$\frac{{E}^{2}}{4r}$可知,电动势相同,内阻越小的乙输出功率越大,故B正确,A错误;
C、当内阻和外阻相等时,输出功率最大;此时输出电压为电动势的一半.由A的分析可知,乙输出的功率比甲的大;而当外电路断开时,路端电压等于电源的电动势,此时输出功率为零;故C正确,D错误.
故选:BC.
故答案为;①如图所示;②如图所示;③2.93,1.30;④AC;⑤BC.

点评 本题考查了实验电路选择、实验器材选择、作图象、求电源电动势与内阻等问题,要知道实验原理,要掌握应用图象法处理实验数据的方法;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是电源内阻.

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