Question

某同學通過查找資料自己動手制作了一個水果電池（電動勢約為4.5V，內(nèi)阻約為1.5Ω），現(xiàn)要測量這個電池的電動勢E和內(nèi)阻r，他從實驗室借到一個開關(guān)、一個滑動變阻器 （最大阻值為12Ω，），一只電壓表（量程為3V，內(nèi)阻約為15kΩ），一只電流表（量程為 0.6A，內(nèi)阻約為2Ω），一個定值電阻R₀=5Ω和若干導線．
（1）該同學利用上述器材設(shè)計了如圖甲所示的實驗電路，開關(guān)閉合前滑動變阻器接入電路的阻值應調(diào)到

最大

（填最大、最小）．
（2）斷開開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動變阻器的阻值，再閉合開關(guān)S，讀取并記錄電壓表的示數(shù)及電流表的示數(shù)．改變滑動變阻器滑片的位置，多次重復上述操作，可得到多組電壓值U及電流值I，并以U為縱坐標，以I為橫坐標，畫出U-I的關(guān)系圖線（該圖線為一直線），如圖乙所示．由圖線可求得電池組的電動勢E=

4.3或4.4

V，內(nèi)阻r=

0.96或1.0

Ω．（保留兩位有效數(shù)字）
（3）利用該實驗電路測出的電動勢E_測和內(nèi)阻r_測與真實值E_真和r_真相比，理論上E_測

＜

E_真，r_測

＜

r_真（填“＞”“＜”或“=”）．引起該實驗系統(tǒng)誤差的主要原因是

電壓表的分流

．

Answer 1

分析：（1）閉合開關(guān)之前，為防止電表過載，滑動變阻器的滑動頭P應放在電阻的阻值最大處，以保證電路的安全；
（2）在圖線中，圖線與縱軸的交點就是所要測量的電動勢，內(nèi)電阻可以使用公式：r=

△U

△I

-R0進行計算．
（3）比較電動勢E_測和內(nèi)阻r_測與真實值E_真和r_真之間的關(guān)系，就要從電路的結(jié)構(gòu)進行分析：電路中，從電源流出的電流，分別流向電流表支路和電壓表支路，故流經(jīng)電流表支路的電流不是全部的電流，這時，常用的方法是把以上的電路等效化，然后再進行分析．

解答：解：（1）閉合開關(guān)之前，為防止電表過載，保證電路的安全，滑動變阻器的滑動頭P應放在電阻的阻值最大處；
（2）在圖線中，圖線與縱軸的交點就是所要測量的電動勢，讀數(shù)為4.4V（或4.3V）；電壓為1.0V時，電流約0.57A，內(nèi)電阻可以使用公式：r+R0=

△U

△I

=

4.4-1.0

0.57-0

=5.96Ω
所以，內(nèi)電阻r=0.96V．
（3）比較電動勢E_測和內(nèi)阻r_測與真實值E_真和r_真之間的關(guān)系，就要從電路的結(jié)構(gòu)進行分析：電路中，從電源流出的電流，分別流向電流表支路和電壓表支路，故流經(jīng)電流表支路的電流不是全部的電流，這時，常用的方法是把以上的電路等效成如圖的電路：
很明顯，根據(jù)公式：r=

△U

△I

計算出的結(jié)果是等效電源中的r′，r′是R₀、r和R_V三者的并聯(lián)電阻，
因此r′要小于r+R₀，即內(nèi)電阻的測量值小于真實值；同樣的原因，r分擔的電壓也會偏小，導致電動勢的測量值也偏小．
故答案為：最大；4.3V或4.4V，0.96Ω或1.0Ω；＜，＜，電壓表的分流．

點評：該電學實驗中，要保證實驗儀器的安全，常用的方法是用等效成電路進行數(shù)據(jù)處理比較簡單．屬于難題．