Question

【題目】用圖甲所示的電路，測定一節(jié)舊干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻。除電池、開關(guān)和導(dǎo)線外，可供使用的實(shí)驗(yàn)器材還有：

雙量程電流表：A（量程0~0.6A，0~3A）

雙量程電壓表：V（量程0~3 V，0~15 V）

滑動(dòng)變阻器：R1（阻值范圍0~10Ω，額定電流2A），R2（阻值范圍0~100 Ω，額定電流1A）

(1)為了調(diào)節(jié)方便，測量精度更高，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用電流表的量程為_______A，電壓表的量程為________V，應(yīng)選用滑動(dòng)變阻器________（填寫滑動(dòng)變阻器符號(hào)）。

(2)根據(jù)圖甲將圖乙中的實(shí)物正確連接，注意閉合開關(guān)時(shí)滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)處于正確的位置并選擇正確的電表量程進(jìn)行連線________。

(3)通過多次測量并記錄對應(yīng)的電流表示數(shù)I和電壓表示數(shù)U，利用這些數(shù)據(jù)在圖丙中畫出了U－I圖線。由圖線可以得出此干電池的電動(dòng)勢E=____V（保留3位有效數(shù)字），內(nèi)電阻r=______Ω（保留2位有效數(shù)字）。

(4)引起該實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差的主要原因是______。

A.由于電壓表的分流作用造成電流表讀數(shù)總是比電源實(shí)際輸出的電流小

B.由于電壓表的分流作用造成電流表讀數(shù)總是比電源實(shí)際輸出的電流大

C.由于電流表的分壓作用造成電壓表讀數(shù)總是比路端電壓小

D.由于電流表的分壓作用造成電壓表讀數(shù)總是比路端電壓大

(5)某同學(xué)利用如圖所示的電路測定干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻，經(jīng)過正確的操作獲得了若干組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，據(jù)此描繪出的U-I圖像（其中U、I分別為電壓表和電流表的讀數(shù)）如下圖中的實(shí)線所示，虛線表示該電池兩端的電壓與流經(jīng)電池電流的關(guān)系圖線，下列圖像合理的是_______。

(6)為了分析本實(shí)驗(yàn)的誤差，某同學(xué)自學(xué)了等效電壓源定理：任何一個(gè)含有電源的二端網(wǎng)絡(luò)（即圖中的“有源網(wǎng)絡(luò)”）可以等效為一個(gè)電壓源，等效電壓源的電動(dòng)勢等于該網(wǎng)絡(luò)的開路電壓，即a、b兩點(diǎn)開路時(shí)的路端電壓，等效電壓源的內(nèi)阻等于從網(wǎng)絡(luò)兩端看有源網(wǎng)絡(luò)的總電阻，此時(shí)電源僅當(dāng)做阻值為其自身內(nèi)阻的一個(gè)定值電阻。請你用該方法分析本實(shí)驗(yàn)電動(dòng)勢、內(nèi)阻的測量值E'、r'與真實(shí)值E、r的大小關(guān)系_______。

Answer 1

【答案】0~0.6 0~3 R1 1.45 1.3 A A

【解析】

(1) [1] [2]由于電源是一節(jié)干電池（1.5V），所選量程為0~3V的電壓表；

估算電流時(shí)，考慮到干電池的內(nèi)阻一般幾左右，加_上保護(hù)電阻，最大電流在0.5A左右，所以選量程為0~0.6A的電流表；

[3]由于電池內(nèi)阻很小，所以保護(hù)電阻不宜太大，否則會(huì)使得電流表、電壓表取值范圍小，造成的誤差大；滑動(dòng)變阻器選擇阻值范圍0~10Ω的。

(2)[4]根據(jù)給出的原理圖可得出對應(yīng)的實(shí)物圖，如圖所示。

(3)[5]根據(jù)閉合電路的歐姆定律得

整理得

由圖示電源的圖像可知，電源的電動(dòng)勢為

[6]圖像斜率的絕對值等于電源的內(nèi)阻

(4)[7] 電流表采用了外接法，由于電壓表的分流產(chǎn)生了系統(tǒng)誤差。引起該實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差的主要原因是由于電壓表的分流作用造成電流表讀數(shù)總是比電源實(shí)際輸出的電流小，故A正確，BCD錯(cuò)誤。

(5)[8] 從圖中的電路圖可得，電壓表測量的是路端電壓，因此電壓表測量的是干電池兩側(cè)的電壓；而電流表測量的是滑動(dòng)變阻器支路上的電流，而流經(jīng)電池電流是電流表示數(shù)值與流經(jīng)電壓表的電流之和，因此流經(jīng)電池的電流大于電流表示數(shù)值，虛線應(yīng)在實(shí)線的右方，當(dāng)U=0時(shí)，電壓表不分流，故流經(jīng)電池電流等于電流表示數(shù)值，因此實(shí)線與虛線在I軸上交于同一點(diǎn)，故A項(xiàng)正確。

(6)[9] 電流表內(nèi)接，設(shè)電壓表內(nèi)阻Rv，待測電源E和內(nèi)阻r，將電壓表RV和電源看成是一個(gè)電壓源，等效電壓源的電動(dòng)勢為將可變電組R兩端開路時(shí)的端電壓U，即

等效電壓源內(nèi)阻為RV與r的并聯(lián)，即

在等效電壓源的電路中，電流表測的就是總電流，電壓表測的就是路端電壓，由

求得的，，便是此等效電壓源的，