Question

某同學設計了一個如圖5-3-7所示的實驗電路，用以測定電源電動勢和內阻，使用的實驗器材為：待測干電池組（電動勢約3 V）、電流表（量程0.6 A，內阻小于1 Ω）、電阻箱（0—99.99 Ω）、滑動變阻器（0—10 Ω）、單刀雙擲開關、單刀單擲開關各一個及導線若干.考慮到干電池的內阻較小，電流表的內阻不能忽略.

圖5-3-7

（1）該同學按圖5-3-7連線，通過控制開關狀態(tài)，測得電流表內阻約為0.20 Ω.試分析該測量產生誤差的原因是________________________________.

（2）簡要寫出利用圖5-3-7所示電路測量電源電動勢和內阻的實驗步驟：

①__________________________________________________________________；

②__________________________________________________________________.

（3）圖5-3-8是由實驗數據繪出的-R圖象，由此求出待測干電池組的電動勢E=__________V、內阻r=__________Ω.（計算結果保留三位有效數字）

圖5-3-8

Answer 1

解析：（1）通過控制開關狀態(tài)，用半偏法測電流表內阻即閉合K，調節(jié)P，使電表示數滿偏；再閉合SC，保持P的位置不變，調節(jié)R，使電表示數半偏，此時電阻箱阻值等于電表內阻，產生誤差的原因是閉合SC，調節(jié)R時，干路電流才能保持不變，而是增大了.只有在R_P＞＞R時，干路電流才認為不變.二是電阻箱的阻值不能連續(xù)調節(jié)，導致電表不恰好半偏.

（2）與教材上實驗對此可知，若采用滑動變阻器，則須有電壓表才能完成實驗.考慮到電阻箱、電流表的阻值可知，其與電流的積表示兩端的電壓，根據歐姆定律E=I（R+r）知，若測得兩次I、R，則E、r可求.

（3）由閉合電路歐姆定律可得E=I（R+R_A+r），即，由上式可知圖線的斜率是電動勢的倒數，圖線在縱軸上的截距是，由此可得E==2.86 V，=0.9，r=2.37 Ω.

答案：（1）滿偏時滑動變阻器阻值與電流表阻值之比偏低；電阻的阻值不能連續(xù)調節(jié).

（2）①斷開K，將R旋至最大值，S擲向D；②調小R直到電流表指針有足夠偏轉，改變R值測出幾組I隨R變化的數據.

（3）E=2.86 V(2.76—2.96 V均給分)

r=2.37 Ω