题目内容

10.在用“电流表和电压表测定电池的电动势和内阻”的实验中.现备有以下器材:
A.干电池l节           B.滑动变阻器(0~10Ω)    C.滑动变阻器(0~1750Ω)
D.电压表(0~3V)     E.电压表(0~15V)         F.电流(0~0.6A)
G.电流表(0~3A)     H.电键及导线若干
(1)为了减小系统误差,滑动变阻器应选B,电流表应选F,电压表应选D.
(2)为了尽可能减小误差,设计合理的实验电路图(填在图1方框内).
(3)根据实验数据画出的U-I图象(如图2).
由此可知这个干电池的电动势E=1.46V,内电阻r=0.72Ω.测量值和真实值的关系E测小于E真,r测小于r真.(填“大于”、“小于”或“等于”)

分析 (1)根据实验中给出电源及电流的数据结合实验原理明确各仪表的选择;
(2)根据实验原理明确实验电路的接法;
(3)在U-I图象中纵坐标的截距代表的是电源的电动势,直线的斜率代表的是电源的内阻的大小.根据电表内阻的影响分析实验误差.

解答 解:(1)实验中干电池为1.5V,故电压表选择D即可;因电源电动势较小,电路中电流较小;故电流表选择F;为了便于调节,滑动变阻器选择小电阻B;
(2)实验中采用滑动变阻器与电源串联即可,因电池内阻较小,故采用相对电源的外接法;电路图如图所示;
(3)在U-I图象中图象与纵坐标的交点等于电源的电动势,所以由图可以读出电源的电动势为1.46V,
图象中的斜率表示电源的内阻,所以电源的内阻为:r=$\frac{1.46-1.00}{0.65}$Ω=0.72Ω.
考虑电压表的内阻,根据实验的原理有:E=U+($\frac{U}{{R}_{0}+R}$+$\frac{U}{{R}_{V}}$)r
$\frac{1}{U}$=$\frac{1}{E}$(1+$\frac{r}{{R}_{V}}$)+$\frac{r}{E}$•$\frac{1}{{R}_{0}}$•$\frac{1}{{R}_{0}+R}$,考虑电压表的内阻,此时图线的纵轴截距表示$\frac{1}{E}$(1+$\frac{r}{{R}_{V}}$),
所以E测小于E真,r测小于r真.
故答案为:(1)B,F,D;(2)1.46,0.72,小于,小于

点评 本题考查了作图象、求电源电动势与内阻,应用图象法处理实验数据是常用的实验数据处理方法,电源U-I图象与纵轴交点坐标值是电源电动势,图象斜率的绝对值等于电源内阻.

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