16.某課外小組的三位同學(xué)想要測量以下三種電池的電動勢和內(nèi)電阻:
Ⅰ.R20(1號)干電池:電動勢約為1.5V
Ⅱ.R6(5號)干電池:電動勢約為1.5V
Ⅲ.某種鋰電池:電動勢約為20V
他們可選擇的部分器材有:
A.電壓表(量程3V時內(nèi)阻約3kΩ;量程15V時內(nèi)阻約15kΩ)
B.電阻箱(阻值范圍0~999Ω)
C.電阻箱(阻值范圍0~99999Ω)W
D.滑動變阻器(阻值0~50Ω,額定電流1.5A)
E.滑動變阻器(阻值0~2kΩ,額定電流0.5A)
F.電流表(量程為0.6A,內(nèi)阻約0.125Ω)

為完成測量,三位同學(xué)進行了如下實驗:
①甲同學(xué)將一節(jié)1號干電池直接接在量程為3V的電壓表兩端(如圖甲所示),將此時電壓表的示數(shù)作為電池電動勢的測量值.以下對這種測量方法的誤差分析正確的是B
A.這種測量方法得到的電動勢的測量值比真實值大
B.這種測量方法造成誤差的原因是測量時電路中有微小電流
C.因為“斷路時路端電壓等于電源電動勢”,所以這種測量方法的系統(tǒng)誤差為零
②乙同學(xué)將一節(jié)5號干電池接入圖乙所示電路中,為完成該實驗,電壓表應(yīng)選擇的量程是0-3V;滑動變阻器應(yīng)選擇D(選填相應(yīng)器材前的字母).
③乙同學(xué)根據(jù)測量數(shù)據(jù)畫出U-I的圖象如圖丙所示(圖中只畫了坐標(biāo)紙的大格),關(guān)于此圖象的下列說法中正確的是ABD
A.此圖線在橫軸上的截距表示電池被短路時的短路電流
B.為減小誤差,可以將原坐標(biāo)紙上兩坐標(biāo)軸交點處的縱坐標(biāo)取為1.0V,使每小格代表的電壓值變小,從而放大縱軸的標(biāo)度
C.縱軸的標(biāo)度放大后,圖線在橫軸上的截距仍表示電池被短路時的短路電流
D.縱軸的標(biāo)度放大后,電池的內(nèi)阻仍等于圖線斜率的絕對值
④丙同學(xué)為了測量鋰電池的電動勢,想給量程是15V的電壓表串聯(lián)一個定值電阻(用電阻箱代替),改裝成量程是25V的電壓表,實驗電路如圖丁所示,請將以下電壓表改裝過程的主要實驗步驟補充完整:
A.閉合開關(guān)前將滑動變阻器的滑片移至a端(選填“a”或“b”),并把電阻箱阻值調(diào)到零a b
B.閉合開關(guān)后調(diào)節(jié)滑動變阻器使電壓表示數(shù)為10V
C.保持滑動變阻器的滑片位置不變,調(diào)節(jié)電阻箱使電壓表示數(shù)為6V
D.不改變電阻箱的阻值,保持電阻箱與量程為15V的電壓表串聯(lián),撤去其它線路就得到量程為的25V電壓表
⑤丙同學(xué)的上述操作步驟中,電阻箱應(yīng)選C,滑動變阻器應(yīng)選D(選填相應(yīng)器材前的字母)

分析 (1)根據(jù)電動勢的測量的方法,結(jié)合閉合電路的歐姆定律即可判定正確的選項;
(2)根據(jù)5號干電池的電動勢的特點,選擇合適的電壓表和滑動變阻器.
(3)根據(jù)測量電池的電動勢與內(nèi)電阻的數(shù)據(jù)處理的方法,判定個選項是否正確;
(4)把15V的直流電壓表接一固定電阻(用電阻箱代替),改裝為量程為25V的電壓表時,將直流電壓表與電阻箱串聯(lián),整個作為電壓表,據(jù)題分析,電阻箱阻值調(diào)到零,電壓表讀數(shù)為10V,則知把電阻箱阻值調(diào)到適當(dāng)值,使電壓表讀數(shù)為6V.
(5)根據(jù)串聯(lián)電路的特點,可確定出電阻箱的電阻與電壓表內(nèi)阻的關(guān)系,選擇電阻箱的規(guī)格.

解答 解:(1)根據(jù)電動勢的測量的方法可知,用電壓表直接測量電源的電動勢時,測量時電路中有微小電流,根據(jù)閉合電路的歐姆定律可知,這種測量方法得到的電動勢的測量值比真實值。蔄C錯誤,B正確.
故選:B
(2)根據(jù)5號干電池的電動勢是1.5V,所以電壓表的量程要選擇0-3V的量程.
同時由于5號干電池的電動勢比較小,所以選擇的滑動變阻器的最大電阻值不能太大,所以宜選擇50歐姆的滑動變阻器D.
(3)A、根據(jù)閉合電路的歐姆定律可知,電路中的電流為I,則:E=U+Ir; 當(dāng)路端電壓為0時,電路中的電流:I=$\frac{E}{r}$,此圖線在橫軸上的截距表示電池被短路時的短路電流.故A正確.
B、在該實驗的過程中,由于放電電流不能太大,所以路端電壓的測量值比較大,為減小誤差,可以將原坐標(biāo)紙上兩坐標(biāo)軸交點處的縱坐標(biāo)取為1.0V,使每小格代表的電壓值變小,從而放大縱軸的標(biāo)度,故B正確;
C、縱軸的標(biāo)度放大后,圖線在橫軸上的截距對應(yīng)的路端電壓大于0,所以不再表示電池被短路時的短路電流.故C錯誤;
D、縱軸的標(biāo)度放大后,圖線斜率的絕對值:k=$\frac{△U}{△I}$=$\frac{E}{{I}_{短}}$=r,仍然等于電池的內(nèi)阻.故D正確.
故選:ABD
(4)把15V的直流電壓表接一固定電阻(用電阻箱代替),改裝為量程為25V的電壓表時,將直流電壓表與電阻箱串聯(lián),整個作為電壓表,據(jù)題分析,電阻箱阻值調(diào)到零,電壓表讀數(shù)為10V;以下的主要步驟中:
A.閉合開關(guān)前測量電路中的電壓值要保持最小,所以需要將將滑動變阻器的滑片移至 a端,并把電阻箱阻值調(diào)到零;
B.閉合開關(guān)后調(diào)節(jié)滑動變阻器使電壓表示數(shù)為10V;
C.把15V的直流電壓表,改裝為量程為25V的電壓表時,滿偏時的電壓從15V擴大為25V,量程擴大為:$\frac{25}{15}$倍,則10V的實際電壓,在電壓表上的讀數(shù)為:
U=$\frac{3}{5}$U′=$\frac{3}{5}$×10=6V,所以需要保持滑動變阻器的滑片位置不變,調(diào)節(jié)電阻箱使電壓表示數(shù)為 6 V
D.不改變電阻箱的阻值,保持電阻箱與量程為15V的電壓表串聯(lián),撤去其它線路就得到量程為的25V電壓表
(5)當(dāng)電壓表滿偏時,量程為15V,此時電阻箱上分擔(dān)的電壓為:25V-15V=10V,由歐姆定律可知:$\frac{{R}_{X}}{{R}_{V}}$=$\frac{{U}_{X}}{{U}_{V}}$=$\frac{10}{15}$=$\frac{2}{3}$
以:Rx=$\frac{2}{3}$×Rv=$\frac{2}{3}×15$×15=10kΩ,所以要選擇最大電阻值99999Ω的變阻箱C.
由于選擇使用分壓式電路,所以要選擇電阻值比較小的滑動變阻器D.
故答案為:①B;②0-3;D;③ABD;④a,6;⑤C,D

點評 本題考查電源的電動勢和內(nèi)電阻的測量實驗,涉及到電表的改裝,其原理是串聯(lián)電路的特點.伏安法測量電源的電動勢和內(nèi)阻的原理是閉合電路歐姆定律,要注意路端電壓應(yīng)為改裝后電壓表的讀數(shù).

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