(2006?廣東)某同學(xué)設(shè)計了一個如圖所示的實驗電路,用以測定電源電動勢和內(nèi)阻,使用的實驗器材為:待測干電池組(電動勢約3V)、電流表(量程0.6A,內(nèi)阻小于1Ω)、電阻箱(0~99.99Ω)、滑動變阻器(0~10Ω)、單刀雙擲開關(guān)、單刀單擲開關(guān)各一個及導(dǎo)線若干.考慮到干電池的內(nèi)阻較小,電流表的內(nèi)阻不能忽略.
(1)該同學(xué)按圖7連線,通過控制開關(guān)狀態(tài),測得電流表內(nèi)阻約為0.20Ω.試分析該測量產(chǎn)生誤差的原因是
并聯(lián)電阻箱后線路總阻值減小,從而造成總電流增大
并聯(lián)電阻箱后線路總阻值減小,從而造成總電流增大

(2)簡要寫出利用圖7所示電路測量電源電動勢和內(nèi)阻的實驗步驟:
調(diào)節(jié)電阻箱 R,斷開開關(guān)K,將開關(guān) S 接 D,記錄電阻箱的阻值和電流表示數(shù);
調(diào)節(jié)電阻箱 R,斷開開關(guān)K,將開關(guān) S 接 D,記錄電阻箱的阻值和電流表示數(shù);
;
斷開開關(guān)D,再次調(diào)節(jié)電阻箱 R,將開關(guān) S 接 D,記錄電阻箱的阻值和電流表示數(shù)
斷開開關(guān)D,再次調(diào)節(jié)電阻箱 R,將開關(guān) S 接 D,記錄電阻箱的阻值和電流表示數(shù)
;
(3)圖是由實驗數(shù)據(jù)繪出的
1I
-R
圖象,由此求出待測干電池組的電動勢E=
2.86
2.86
V、內(nèi)阻r=
2.37
2.37
Ω.(計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)
分析:(1)由電路的結(jié)構(gòu)可知測定電流表內(nèi)阻實驗的原理為半偏法,分析兩次實驗中電路的變化可知誤差產(chǎn)生的原因;
(2)實驗中采用的是電阻箱和電流表的方式測定電動勢和內(nèi)電阻;根據(jù)實驗的原理可知應(yīng)采用的步驟;
(3)分析電流與電阻的關(guān)系,由閉合電路歐姆定律可得出符合本實驗的公式,再結(jié)合圖象的性質(zhì)利用函數(shù)關(guān)系即可求得電動勢和內(nèi)電阻.
解答:解:(1)用圖示電路測電流表電阻時用半偏法,其測量方法是:先閉合電鍵K,調(diào)節(jié)滑動變阻器,使電流表滿偏;然后,把開關(guān)S連到C上,保持滑動變阻器電阻不變,調(diào)節(jié)電阻箱,使電流表半偏,則電阻箱的電阻即為電流表電阻,其產(chǎn)生誤差的原因是并聯(lián)電阻箱后線路總阻值減小,從而造成總電流增大.使測得的電流偏。
(2)測電動勢和內(nèi)電阻,只需得出電流值及外電阻的阻值即可;故斷開電鍵K,將開關(guān)S與D連接,調(diào)節(jié)電阻箱R,得到多組R、I值,由閉合電路歐姆定律畫出
1
I
-R圖象,由圖象的斜率及截距的意義即可求得電動勢和內(nèi)電阻.故步驟應(yīng)為:
①調(diào)節(jié)電阻箱 R,斷開開關(guān)K,將開關(guān) S 接 D,記錄電阻箱的阻值和電流表示數(shù);
②斷開開關(guān)K,再次調(diào)節(jié)電阻箱 R,將開關(guān) S 接 D,記錄電阻箱的阻值和電流表示數(shù).
(3)由閉合電路歐姆定律可得:E=I(R+RA+r),即:
1
I
=
R
E
+
RA+r
E

由上式可知:圖線的斜率是電動勢的倒數(shù),圖線在縱軸上的截距是
r+RA
E
,
由此可得:E=
1
k
=
6
3-0.9
=
6
2.1
V=2.86 V,
RA+r
E
=0.9,
解得:r=0.9E-RA=2.32Ω.
故答案為:(1)并聯(lián)電阻箱后線路總阻值減小,從而造成總電流增大
(2)①調(diào)節(jié)電阻箱 R,斷開開關(guān)K,將開關(guān) S 接 D,記錄電阻箱的阻值和電流表示數(shù);
②斷開開關(guān)D,再次調(diào)節(jié)電阻箱 R,將開關(guān) S 接 D,記錄電阻箱的阻值和電流表示數(shù).
(3)2.86(2.76-2.96 V均給分) 2.37
點評:本題考查用電壓表和電流表測定電源的電動勢和內(nèi)阻實驗;題目中的難點有二:一是半偏法測電流表內(nèi)阻學(xué)生理解不深;二是有的考生不能正確理解
1
I
-R圖象的物理意義,從而無法得出正確的答案.故本題應(yīng)屬于難題.
練習(xí)冊系列答案
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斜槽末端水平
斜槽末端水平
.每次讓小球從同一位置由靜止釋放,是為了
保持小球水平拋出的初速度相同
保持小球水平拋出的初速度相同

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保持相鄰痕跡點的水平距離大小相同
保持相鄰痕跡點的水平距離大小相同

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