Question

在實(shí)驗(yàn)室測量兩個直流電源的電動勢和內(nèi)電阻．電源甲的電動勢大約為4.5V，內(nèi)阻大約為1.5Ω；電源乙的電動勢大約為1.5V，內(nèi)阻大約為1Ω．由于實(shí)驗(yàn)室條件有限，除了導(dǎo)線、開關(guān)外，實(shí)驗(yàn)室還能提供如下器材：
A．量程為3V的電壓表V
B．量程為0.6A的電流表A₁
C．量程為3A的電流表A₂
D．阻值為4.0Ω的定值電阻R₁
E．阻值為100Ω的定值電阻R₂
F．最大阻值為10Ω的滑動變阻器R₃
G．最大阻值為100Ω的滑動變阻器R₄
（1）選擇電壓表、電流表、定值電阻、滑動變阻器等器材，采用圖1所示電路測量電源甲的電動勢和內(nèi)電阻．
①定值電阻應(yīng)該選擇

 

（填D或者E）；電流表應(yīng)該選擇

 

（填B或者C）；滑動變阻器應(yīng)該選擇

 

（填F或者G）．
②分別以電流表的示數(shù)I和電壓表的示數(shù)U為橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，計(jì)算機(jī)擬合得到如圖2所示U-I圖象，U和I的單位分別為V和A，擬合公式為U=-5.6I+4.4．則電源甲的電動勢E=

 

V；內(nèi)阻r=

 

Ω（保留兩位有效數(shù)字）．

③在測量電源甲的電動勢和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)中，產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的主要原因是

 

A．電壓表的分流作用
B．電壓表的分壓作用
C．電流表的分壓作用
D．電流表的分流作用
E．定值電阻的分壓作用
（2）為了簡便快捷地測量電源乙的電動勢和內(nèi)電阻，選擇電壓表、定值電阻等器材，采用圖3所示電路．
①定值電阻應(yīng)該選擇

 

（填D或者E）．
②實(shí)驗(yàn)中，首先將K₁閉合，K₂斷開，電壓表示數(shù)為1.48V．然后將K₁、K₂均閉合，電壓表示數(shù)為1.23V．則電源乙電動勢E=

 

V；內(nèi)阻r=

 

Ω（小數(shù)點(diǎn)后保留兩位小數(shù)）．

Answer 1

分析：（1）①根據(jù)安全性原則、準(zhǔn)確性原則、與方便操作性原則選擇實(shí)驗(yàn)器材；
②電路斷路時的路端電壓是電源電動勢，短路電阻為電源內(nèi)阻，根據(jù)表達(dá)式求出電動勢與內(nèi)阻；
③根據(jù)電路圖分析系統(tǒng)誤差原因．
（2）用圖3所示電路測電動勢與內(nèi)阻，為減小實(shí)驗(yàn)誤差，定值電阻阻值應(yīng)小一點(diǎn)；根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟及歐姆定律求出電動勢與內(nèi)阻．

解答：解：（1）①測電動勢是1.5V，內(nèi)阻為1Ω的電源電動勢與內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)時，短路電流為1.5A，如果用量程為3A電流表，則讀數(shù)誤差太大，因此電流表應(yīng)選B；
電流表選B，測電動勢為4.5V電源電動勢與內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)時，電路最小電阻為R=

E

I

=

4.5

0.6

=7.5Ω，考慮電源內(nèi)阻、滑動變阻器電阻，因此定值電阻應(yīng)選D；
為方便實(shí)驗(yàn)操作，滑動變阻器應(yīng)選F．
②由表達(dá)式U=-5.6I+4.4可知，電源電動勢為：E=4.4V，內(nèi)阻為：r=

5.6

4.4

≈1.3Ω；
③由電路圖可知，電壓表的分流作用會造成實(shí)驗(yàn)誤差，故選A．
（2）①用圖3所示電路測電動勢與內(nèi)阻，定值電阻適當(dāng)小一點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)誤差小，因此定值電阻應(yīng)該選擇D．
②由電路圖可知，K₁閉合，K₂斷開，電壓表示數(shù)為電源電動勢，電壓表示數(shù)為1.48V，則電源乙電動勢為：E=1.48V；
K₁、K₂均閉合，電壓表示數(shù)為1.23V，電壓表測路端電壓，此時電路電流為：I=

U′

R1

=

1.23

4

=0.3075A，
電源內(nèi)阻為：r=

E-U′

I

=

1.48-1.23

0.3075

≈0.81Ω；
故答案為：（1）①D、B、F；②4.4；1.3；（2）①A；②1.48；0.81．

點(diǎn)評：本題考查了實(shí)驗(yàn)器材的選擇，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，要正確實(shí)驗(yàn)器材的選取原則，理解實(shí)驗(yàn)原理是正確解題的關(guān)鍵．