Question

1．某同學在用電流表和電壓表測電池的電動勢和內阻的實驗中，串聯了一只2.5Ω的保護電阻R₀，實驗電路如圖1所示

（1）連好電路后，當該同學閉合電鍵，發現電流表示數為0，電壓表示數不為0．檢查各接線柱均未接錯，接觸良好且未發生短路；他用多用電表的電壓檔檢查電路，把兩表筆分別接a、b，b、c，d、e時，示數均為0，把兩表筆接c、d時，示數與電壓表示數相同，由此可推斷故障是R斷路．
（2）排除故障后，該同學順利完成實驗，測定下列數據，根據數據在圖2坐標圖中畫出U-I圖，由圖知：電池的電動勢為1.50V，內阻為0.45Ω．

I/A	0.10	0.17	0.23	0.30
U/V	1.20	1.00	0.80	0.60

（3）考慮電表本身電阻對測量結果的影響，造成本實驗的系統誤差的原因是：電壓表內阻分流．
（4）實驗所得的電池的電動勢和內阻的測量值與真實值比較，E_測＜E_真，r_測＜r_真（填“＜”、“=”或“＞”）．

Answer 1

分析 （1）通過排除法，從斷路和短路的角度推斷故障．
（2）U-I圖線的縱軸截距表示電源的電動勢，圖線斜率的絕對值表示內阻．
（3）將保護電阻等效到電源的內部，電壓表測的是外電壓，電流表的讀數小于通過電源的電流，是因為電壓表起分流作用．
（4）作出U-I圖線的測量圖線和真實圖線，比較電動勢和內阻的測量值和真實值的大小

解答 解：（1）發現電流表示數為0，電壓表示數不為0，電流表或R處斷路，用多用電表的電壓檔檢查電路，把兩表筆分別接a、b，b、c，d、e時，示數均為0，把兩表筆接c、d時，示數與電壓表示數相同，知R斷路．
（2）U-I圖線是一條傾斜的直線，描點作圖如圖所示：

由圖示圖象可知，電源U-I圖象縱軸截距為1.50，電動勢：E=1.50V．圖線的斜率k=$\frac{1.50-0.20}{0.44}$≈2.95Ω，則內阻為：r=2.95-2.5Ω=0.45Ω．
（3）電流表所測的電流小于通過電源的電流，因為電壓表內阻有分流作用．
（4）將保護電阻等效到電源的內部，電壓表測的電壓為外電壓，電流表所測的電流偏小，作出U-I圖線的測量圖線和實際圖線如圖所示：

虛線表示實際圖，從圖線可以看出，電動勢和內阻的測量值均小于真實值．
故答案為：（1）R斷路；（2）1.50；0.45；（3）電壓表內阻分流；（4）＜；＜．

點評 解決本題的關鍵會從U-I圖線獲取電源的電動勢和內阻，注意將保護電阻等效到電源的內部，最終電源的內阻等于圖線的斜率絕對值減去保護電阻的阻值．以及會分析誤差的來源，通過圖象分析測量值和真實值的關系．