Question

3．在測量一節干電池電動勢E和內阻r的實驗中，小明設計了如圖甲所示的實驗電路．

（1）根據圖甲實驗電路，請在乙圖中用筆畫線代替導線，完成實物電路的連接．
（2）實驗開始前，應先將滑動變阻器的滑片P調到a（選填“a”或“b”）端．
（3）合上開關S₁，S₂接圖甲中的1位置，改變滑動變阻器的阻值，記錄下幾組電壓表示數和對應的電流表示數；S₂改接圖甲中的2位置，改變滑動變阻器的阻值，再記錄下幾組電壓表示數和對應的電流表示數．
在同一坐標系內分別描點作出電壓表示數U和對應的電流表示數I的圖象，如圖丙所示，兩直線與縱軸的截距分別為U_A、U_B，與橫軸的截距分別為I_A、I_B．
①S₂接1位置時，作出的U-I圖線是圖丙中的B（選填“A”或“B”）線；測出的電池電動勢E和內阻r存在系統誤差，原因是電壓表的分流．
②由圖丙可知，干電池電動勢和內阻的真實值分別為E_真=U_A，r_真=$\frac{{U}_{A}}{{I}_{B}}$．

Answer 1

分析 （1）關鍵是看清單刀雙擲開關電路圖與實物圖即可．
（2）明確實驗前應使滑片置于使電流最小的位置即可．
（3）①的關鍵是根據“等效電源”法分析測量誤差的大小，即當s₂接1位置時，把電源和電壓表看作等效電源，電動勢測量值測得是“等效電源”的外電路斷開時的路端電壓，由于電壓表內阻不是無窮大，所以電壓表示數將小于電動勢真實值，即電動勢測量值偏小；
同理內阻的測量值實際等于電壓表與內阻真實值的并聯電阻，所以內阻測量值也偏小．若s₂接2位置時，可把電流表與電源看做一個“等效電源”，不難分析出電動勢測量值等于真實值，而內阻測量值應等于內阻真實值與電流表內阻之和，即內阻測量值偏大．

解答 解：（1）實物連線圖如圖所示：

（2）為保護電流表，實驗開始前，應將滑片p置于電阻最大的a端；
（3）①：當s2接1位置時，可把電壓表與電源看做一個等效電源，根據閉合電路歐姆定律U=E_斷可知，電動勢和內阻的測量值均小于真實值，所以作出的U-I圖線應是B線；
測出的電池電動勢E和內阻r存在系統誤差，原因是電壓表的分流．
②當s₂接2位置時，可把電流表與電源看做一個等效電源，根據閉合電路歐姆定律E=U_斷可知電動勢測量值等于真實值，U-I圖線應是A線，即E_真=U_A；
由于S2接1位置時，U-I圖線的B線對應的短路電流為I_短=I_B，所以r真=$\frac{{E}_{真}}{{r}_{短}}$=$\frac{{U}_{A}}{{I}_{B}}$；
故答案為：（1）如圖
（2）a
（3）①B，電壓表的分流；②U_A；$\frac{{U}_{A}}{{I}_{B}}$

點評 本題考查測量電動勢和內電阻的實驗，要注意明確用“等效電源”法分析“測量電源電動勢和內阻實驗”誤差的方法，明確U-I圖象中縱軸截距與斜率的含義．