Question

5．用如圖1所示的電路測量電源的電動勢E和內(nèi)阻r，其中電流表的內(nèi)阻R_A=16.0Ω．

（1）將電阻箱阻值調(diào)到最大，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)電阻箱，測出電阻箱阻值分別為R₁、R₂時對應(yīng)的電流表示數(shù)為I₁、I₂，則此電源的電動勢E=$\frac{{I}_{1}{I}_{2}（{R}_{2}-{R}_{1}）}{{I}_{1}-{I}_{2}}$，內(nèi)阻r=_$\frac{{I}_{2}{R}_{2}-{I}_{1}{R}_{1}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$-R_A．
（2）第（1）問中求出的電源電動勢和內(nèi)阻的誤差較大，你認(rèn)為這種誤差屬于系統(tǒng)誤差還是偶然誤差？答：偶然誤差．
（3）為了減小實驗的誤差，實驗方法進(jìn)行如下改進(jìn)：
①將電阻箱阻值調(diào)到最大，閉合開關(guān)；
②多次調(diào)節(jié)電阻箱，記下電阻箱的阻值R和對應(yīng)的電流表的示數(shù)I，記錄數(shù)據(jù)如表所示；

R（Ω）	0	3.0	6.0	9.0	12.0	15.0	18.0
$\frac{1}{I}$（A-1）	6.0	7.0	8.0	9.0	9.9	10.9	11.8

③以$\frac{1}{I}$為縱坐標(biāo)，R為橫坐標(biāo)，在圖2中作出$\frac{1}{I}$-R圖線．根據(jù)圖線，可求出被測電源電動勢E=3.0V，內(nèi)阻r=2.0Ω．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)閉合電路歐姆定律列出兩組對應(yīng)的表達(dá)式，聯(lián)立即可求得電動勢和內(nèi)電阻；
（2）根據(jù)系統(tǒng)誤差和偶然誤差的規(guī)律可明確對應(yīng)的誤差種類；
（3）根據(jù)描點法列出對應(yīng)的圖象，再利用圖象的性質(zhì)即可明確對應(yīng)的電動勢和內(nèi)電阻，注意要將電流表內(nèi)阻等效為電源內(nèi)阻．

解答 解：（1）由閉合電路歐姆定律可得E=I₁（R₁+r+R_A），E=I₂（R₂+r+R_A），
解得：E=$\frac{{I}_{1}{I}_{2}（{R}_{2}-{R}_{1}）}{{I}_{1}-{I}_{2}}$，r=$\frac{{I}_{2}{R}_{2}-{I}_{1}{R}_{1}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$-R_A．
（2）由于只測得兩組實驗數(shù)據(jù)，有較大的偶然誤差．
（3）根據(jù)閉合電路歐姆定律，E=I（R+R_A+r），變形可得$\frac{1}{I}$=$\frac{{R}_{A}+r}{E}$+$\frac{1}{E}$•R，根據(jù)圖線及函數(shù)關(guān)系得，斜率k=$\frac{1}{E}$=$\frac{1}{3}$，
解得：E=3.0V，縱軸截距b=$\frac{{R}_{A}+r}{E}$=6.0A^-1，解得：內(nèi)阻r=2.0Ω．
故答案為：（1）$\frac{{I}_{1}{I}_{2}（{R}_{2}-{R}_{1}）}{{I}_{1}-{I}_{2}}$；$\frac{{I}_{2}{R}_{2}-{I}_{1}{R}_{1}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$-R_A；�。�2）偶然誤差；　（3）如圖所示；3.0；2.0．

點評 本題考查測量電動勢和內(nèi)電阻的實驗，要求能熟練應(yīng)用閉合電路的歐姆定律，注意求解電動勢的基本方法，并比較各種方法的優(yōu)缺點，同時能正確進(jìn)行誤差分析．