Question

采用伏安法測量電源電動勢E和內阻r時，由于電表因素帶來了實驗的系統(tǒng)誤差．某研究性學習小組對此進行探究實驗，設計出如圖所示的測量電源電動勢E和內電阻r的電路，E′是輔助電源，A、B兩點間有一靈敏電流計G．
（1）請你補充實驗步驟：①閉合開關S₁、S₂，調節(jié)R和R′使得靈敏電流計G的示數(shù)為零，這時，A、B兩點的電勢φ_A、φ_B的關系是φ_A

等于

φ_B（選填“遠大于”、“遠小于”或“等于”），讀出電流表和電壓表的示數(shù)I₁和U₁，其中I₁

等于

（選填“遠大于”、“遠小于”或“等于”）通過電源E的電流．②改變滑動變阻器R、R′的阻值，重新使得

靈敏電流計示數(shù)為零

，讀出

電流表和電壓表的示數(shù)I₂和U₂

．
（2）由上述步驟中測出的物理量，可以得出電動勢E表達式為

U₁+

I1(U2-U1)

I1-I2

、內電阻r的表達式

U2-U1

I1-I2

．
（3）該實驗中E_測

等于

E_真（選填“遠大于”、“遠小于”或“等于”），r_測

等于

 r_真（選填“遠大于”、“遠小于”或“等于”）．

Answer 1

分析：本題是比較創(chuàng)新的實驗，是屬于研究性學習實驗，是在常規(guī)實驗基礎上的改進，主要考查的是測量電源電動勢和內阻、測金屬電阻率的實驗原理及誤差的消除方法．本題都是兩次測量，利用消元法消除了電表內阻造成的系統(tǒng)誤差，提高了實驗的準確度，根據(jù)閉合回路歐姆定律列出等式求解．

解答：解：（1）①閉合開關S₁、S₂，調節(jié)R和R′使得靈敏電流計G的示數(shù)為零，這時，A、B兩點的電勢φ_A、φ_B的關系是φ_A 等于φ_B，讀出電流表和電壓表的示數(shù)I₁和U₁，電流表測量的是干路上的電流，其中I₁ 等于通過電源E的電流．
②改變滑動變阻器R、R′的阻值，重新使得靈敏電流計示數(shù)為零．讀出 電流表和電壓表的示數(shù)I₂和U₂．
（2）根據(jù)閉合回路歐姆定律得
E=I₁r+U₁   E=I₂r+U₂ 
解得：E=U₁+

I1(U2-U1)

I1-I2

 
r=

U2-U1

I1-I2

 
（3）兩次測量，調節(jié)R和R′使得靈敏電流計G的示數(shù)為零，使得AB之間的等效電阻為零，利用消元法消除了電表內阻造成的系統(tǒng)誤差，所以E_測 等于E_真，r_測 等于 r_真 ．
故答案為：（1）等于，等于，靈敏電流計示數(shù)為零，電流表和電壓表的示數(shù)I₂和U₂ 
（2）U₁+

I1(U2-U1)

I1-I2

，

U2-U1

I1-I2

    
（3）等于，等于

點評：電學探究性實驗有創(chuàng)新，要求考生對電學實驗的基本知識很熟練而且能夠靈活應用．是一道很好的題目，該題有一定難度．