Question

12．在測量電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，該電源電動(dòng)勢約為9V，內(nèi)阻約為5Ω．某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)物電路．
（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先將電阻箱的電阻調(diào)到最大值．（選填“最大值”“0”或“任意值”）
（2）改變電阻箱的阻值R，用電壓表（量程0～3V）分別測出阻值R₀=10Ω的定值電阻兩端的電壓U．下列三組電阻箱R的調(diào)節(jié)范圍取值方案中，比較合理的方案是A．
A.30Ω～80Ω    B.300Ω～800Ω    C.3000Ω～8000Ω
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描點(diǎn)，繪出的$\frac{1}{U}$-R圖象是一條直線．若直線的斜率為k，在$\frac{1}{U}$坐標(biāo)軸上的截距為b，則該電源的電動(dòng)勢E=$\frac{1}{ER_{0}}$（用字母表示）
（4）用這個(gè)方法測得的內(nèi)阻和真實(shí)值比較偏�。ㄟx填“偏大”“相等”或“偏小”）

Answer 1

分析 （1）關(guān)鍵是明確電阻箱阻值調(diào)到最大的目的是保護(hù)電壓表；
（2）關(guān)鍵是通過估算求出電阻箱的最大電阻即可；
（3）關(guān)鍵是根據(jù)閉合電路歐姆定律寫出表示縱軸的物理量$\frac{1}{U}$和表示橫軸的物理量R的函數(shù)表達(dá)式，然后根據(jù)斜率和截距的概念即可求解．
（4）明確誤差來源從而明確誤差結(jié)果．

解答 解：（1）為保護(hù)電壓表，實(shí)驗(yàn)前應(yīng)將電阻箱的電阻調(diào)到最大值，讓電流從最小值開始變化；
（2）根據(jù)歐姆定律，電路中的最大電流為I_m=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{3}{10}$=0.3A，所以電路中的最大電阻可為：R_max=$\frac{E}{I_{min}}$=$\frac{9}{\frac{1}{3}I_{max}}$=$\frac{9}{0.1}$=90Ω，所以電阻箱的最大值應(yīng)為R＜90-10=80Ω，所以合理的方案是A．
（3）根據(jù)閉合電路歐姆定律應(yīng)有：E=U+$\frac{U}{R_{0}}$（R+r），
變形為$\frac{1}{U}$=$\frac{1}{ER_{0}}$R+$\frac{R_{0}+r}{ER_{0}}$，
所以k=$\frac{1}{ER_{0}}$，b=$\frac{R_{0}+r}{ER_{0}}$，
解得E=$\frac{1}{ER_{0}}$
（4）由于利用歐姆定律求出的電流只是R₀中的電流，由于電壓表的分流作用，電流的測量值偏小，所以內(nèi)阻的測量值偏�。�
故答案為：（1）最大值；（2）A；（3）$\frac{1}{ER_{0}}$；（4）偏�。�

點(diǎn)評 本題考查測量電動(dòng)勢和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)，對于涉及到用圖象求解的問題，應(yīng)首先寫出有關(guān)物理規(guī)律公式，然后變形為關(guān)于縱軸與橫軸物理量的表達(dá)式，再根據(jù)斜率和截距的概念即可求解．