Question

18．某同學(xué)設(shè)計用伏安法測量一節(jié)干電池的電動勢E和內(nèi)電阻r．除待測干電池外，實驗室可供選擇的主要器材有：
A．電流表G：測量范圍0～10mA，內(nèi)電阻未知；
B．電流表A：測量范圍0～0.5A，內(nèi)電阻很小；
C．電阻箱R₀：電阻變化范圍0～999.9Ω，最小精度0.1Ω；
D．滑動變阻器R：電阻變化范圍0～20Ω；
E．開關(guān)一個、導(dǎo)線若干．

（1）實驗中，首先需將電流表G改裝成電壓表．該同學(xué)采用圖1所示的電路測定電流表G的內(nèi)阻，其主要實驗步驟如下，請完成步驟中的填空：
①將R₀調(diào)到某一設(shè)定值，滑動變阻器R的滑動觸頭移到左端（選填“左端”、“右端”或“任意”）位置，然后閉合開關(guān)；
②多次改變R₀的大小，反復(fù)調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑動觸頭位置，發(fā)現(xiàn)當(dāng)R₀=5.0Ω時，電流表G的示數(shù)為10.0mA，電流表A的示數(shù)為0.210A，則電流表G的內(nèi)電阻為100Ω；
（2）用改裝成的電壓表V和電流表A，采用圖2的電路測量電源的電動勢和內(nèi)電阻．根據(jù)電壓表V的示數(shù)U與電流表A的示數(shù)I，經(jīng)描點、連線得到U-I圖象如圖3所示．根據(jù)圖象可求得該干電池的電動勢E=1.46V；內(nèi)電阻r=0.920Ω．（保留三位有效數(shù)字）．
（3）采用圖2的電路測量電源的電動勢和內(nèi)電阻，考慮到有系統(tǒng)誤差，那么電動勢的測量值偏小，內(nèi)電阻的測量值偏�。�（選填“偏大”“偏小”或“不變”）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電路圖以及實驗安全和準(zhǔn)確性原則確定滑片的位置，應(yīng)用串并聯(lián)電路特點與歐姆定律求出G的內(nèi)阻，求出串聯(lián)電阻阻值．
（2）根據(jù)電源U-I圖象求出電源電動勢與內(nèi)阻．
（3）根據(jù)圖象法分析實驗誤差現(xiàn)象．

解答 解：（1）①由圖示電路圖可知，滑動變阻器采用分壓接法，為保證電路安全，將R₀調(diào)到某一設(shè)定值，滑動變阻器R的滑動觸頭移到左端位置，然后閉合開關(guān)；
②多次改變R₀的大小，反復(fù)調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑動觸頭位置，發(fā)現(xiàn)當(dāng)R₀=5.0Ω時，電流表G的示數(shù)為10.0mA，電流表A的示數(shù)為0.210A，通過電阻箱的電流：I=0.21-0.01=0.2A，電阻箱兩端電壓，即G兩端電壓：U=IR₀=0.2×5=1V，則電流表G的內(nèi)電阻為：R_G=$\frac{U}{{I}_{G}}$=$\frac{1}{0.01}$=100Ω；
③把G改裝成量程為2V的電壓表V，串聯(lián)電阻阻值：R₀=$\frac{{U}_{V}}{{I}_{G}}$-R_G=$\frac{2}{0.01}$-100=100Ω；
（2）由圖示電源U-I圖象可知，圖象與縱軸 交點坐標(biāo)值為：1.46，干電池的電動勢E=1.46V；
內(nèi)電阻r=$\frac{△U}{△I}$=$\frac{1.46-1.0}{0.5}$=0.920Ω；
（3）當(dāng)外電路短路時，電流的測量值等于真實值，除此之外，由于電壓表的分流作用，電流的測量值小于真實值，電源的U-I圖象如圖所示，由圖象可知，電源電動勢的測量值小于真實值，電源內(nèi)阻測量值小于真實值．

故答案為：（1）①左端；②100；③100；（2）1.46；0.920．（3）偏小； 偏�。�

點評 本題考查了作圖象、求電源電動勢與內(nèi)阻、實驗誤差分析等問題，應(yīng)用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)是常用的實驗數(shù)據(jù)處理方法，要掌握描點法作圖的方法；電源的U-I圖象與縱軸交點坐標(biāo)值是電源電動勢，圖象斜率的絕對值等于電源內(nèi)阻；要學(xué)會應(yīng)用圖象法分析實驗誤差的方法．