题目内容

4.某探究性学习小组,利用如图甲所示的电路测量一节新电池的电动势和内电阻.
①实验时发现:由于新电池的内阻很小,当滑动变阻器在阻值较大的范围内调节时,电压表的示数变化很小,小组成员利用变换坐标的方法,画出的U-I图象如图乙所示,则电池的电动势为E,内阻为$\frac{E-{U}_{0}}{I}$.
易错易混辨析:②小组成员将已知阻值为R0的定值电阻和电池串联后,重新接入电路开始实验,如图丙所示,改变滑动变阻器的阻值,测出当电流表的示数为I1时,电压表的示数为U1;当电流表的示数为I2时,电压表的示数为U2,则电池的电动势为$\frac{{U}_{1}{I}_{2}-{U}_{2}{I}_{1}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$,内阻为$\frac{{U}_{1}-{U}_{2}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$-R0;.

分析 ①根据闭合电路欧姆定律可得出对应的图象,根据图象规律可明确电动势和内阻的表达式;
②根据闭合电路欧姆定律列式,联立方程可求得电动势和内电阻.

解答 解:①根据闭合电路欧姆定律可知U=E-Ir
则可知,图象与纵坐标的斜率表示电动势;图象的斜率表示内电阻,故r=$\frac{E-{U}_{0}}{I}$;
②将R0等效为电源内阻r′;则由闭合电路欧姆定律可知:
U1=E-I1r′
U2=E-I2r′
联立解得:
E=$\frac{{U}_{1}{I}_{2}-{U}_{2}{I}_{1}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$;r'=$\frac{{U}_{1}-{U}_{2}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$;
故电源内阻r=$\frac{{U}_{1}-{U}_{2}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$-R0;
故答案为:①E  $\frac{E-{U}_{0}}{I}$   ②$\frac{{U}_{1}{I}_{2}-{U}_{2}{I}_{1}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$;$\frac{{U}_{1}-{U}_{2}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$-R0;

点评 本题考查了测电动势和内电阻实验数据处理的两个方法,要注意明确图象法比方程法误差更小,处理更方便.

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