Question

2．某同學用如下器材來測定一節干電池的電動勢和內電阻：
①干電池E（電動勢約為1.5V、內阻小于1.0Ω）
②電壓表V（0-3V、內阻月3KΩ）
③電流表A（0-0.6A、內阻約0.1Ω）
④滑動變阻器R₁（0-10Ω、10A）
⑤滑動變阻器R₂（0-1000Ω、1A）
⑥開關、導線若干
（1）該同學設計了如圖甲所示的電路圖，在閉合開關前應該把滑動變阻器滑片滑到a端（填“a”或“b”）；
（2）為了操作操作方便且能較準確地進行測量，其中應選用的滑動變阻器是R₁（填寫字母代號）；
（3）圖乙為該同學根據實驗數據，繪出的U-I圖線，由圖線可求得被測電池的電動勢E=1.47V，內電阻r=0.72Ω．（結果保留兩位小數）
（4）由于電壓表的分流作用，使測出的E_測與真實值比較：E_測＜E_真（填“＞”、“＜”或“=”）．

Answer 1

分析 （1）為保護電路，閉合開關前滑片應置于阻值最大處；
（2）為方便實驗操作，應選擇最大阻值較小的滑動變阻器；
（3）電源U-I圖象與縱軸交點坐標值是電動勢的測量值，圖象斜率是電源內阻測量值．
（4）由電路圖可知，電流表采用了內接法，由于電壓表的分流產生了系統誤差．

解答 解：（1）由圖示電路圖可知，滑動變阻器采用限流接法，為保護電路安全，在閉合開關前應該把滑動變阻器滑片滑到a端；
（2）為了操作操作方便且能較準確地進行測量，其中應選用的滑動變阻器是R₁；
（3）由圖象可知，電動勢測量值E_測=1.47V，電源內阻r=$\frac{△U}{△I}$=$\frac{1.47-1.00}{0.65}$≈0.72Ω；
（4）由圖甲所示電路圖可知，電流表采用了內接法，由于電壓表的分流，使電流表所測電流小于流過電源的電流；
實驗誤差來源于電壓表的分流，電動勢和內阻測量值和真實值之間的關系為：E_測=$\frac{r{R}_{V}}{r+{R}_{V}}$E_真，r_測=$\frac{{{r}_{真}R}_{V}}{{R}_{V}+{r}_{真}}$，電源電動勢與內阻測量值都小于真實值；
故答案為：（1）a；（2）R₁；（3）1.47；0.72；（4）＜．

點評 本題考查了實驗注意事項、實驗器材的選擇、實驗數據處理與實驗誤差分析，知道實驗原理是解題的關鍵；電學實驗產生的系統誤差一般都來自電壓表的分流和電流表的分壓，正確分析誤差是解答本題的關鍵，同時要結合數學知識理解圖象斜率和截距的含義．