Question

10．某同學到實驗室做“測電源電動勢和內(nèi)阻”的實驗時，發(fā)現(xiàn)實驗臺上有以下器材：
待測電源（電動勢約為4V，內(nèi)阻約為2Ω）
一個阻值未知的電阻R₀ （阻值約為5Ω）
兩個電壓表（內(nèi)阻很大，有5V、15V兩個量程）
電流表（內(nèi)阻約為1Ω，量程500mA）
滑動變阻器A（0～20Ω，3A）
滑動變阻器B（0～200Ω，0.2A）
開關(guān)一個，導線若干
該同學想在完成學生實驗“測電源電動勢和內(nèi)阻”的同時測出定值電阻R₀的阻值，設(shè)計了如圖所示的電路．實驗時他用U₁、U₂、I分別表示電表V₁、V₂、A的讀數(shù)．在將滑動變阻器的滑片移動到不同位置時，記錄了U₁、U₂、I的一系列值，其后他在兩張坐標紙上各作了一條圖線來處理實驗數(shù)據(jù)，并計算了電源電動勢、內(nèi)阻以及定值電阻R₀的阻值．根據(jù)題中所給信息解答下列問題：
（1）在電壓表V₁接入電路時應選擇的量程是5V，滑動變阻器應選擇A；（填代號“A”或“B”）
（2）在坐標紙上作圖線時，用來計算電源電動勢的內(nèi)阻的圖線的橫坐標軸、縱坐標軸分別應該用U₁、I 表示；用來計算定值電阻R₀的圖線的橫坐標軸、縱坐標軸分別應該用U₁-U₂、I表示；（填“U₁、U₂、I”或由它們組成算式）
（3）若實驗中的所有操作和數(shù)據(jù)處理均無錯誤，實驗中測得的定值電阻R₀的值大于真實值．（選填“大于”“小于”或“等于”）

Answer 1

分析 （1）電壓表應選擇較小的量程，有利于讀數(shù)減小誤差，為操作方便并得到較大的電壓調(diào)節(jié)范圍，滑動變阻器選用較小阻值．
（2）計算電源電動勢和內(nèi)阻的圖線應為路端電壓U₁與干路電流I的關(guān)系圖線，計算定值電阻R₀的圖線應為R₀兩端的電壓（U₁-U₂）與電流I的關(guān)系圖線；
（3）誤差來自于電壓表的分流；因R₀兩端的電壓（U₁-U₂）沒有誤差，電流表示數(shù)比R₀的實際電流偏小，所以R₀的測量值偏大．

解答 解：（1）待測電動勢4V，電壓表的量程應選擇5V，有利于讀數(shù)減小誤差，
滑動變阻器調(diào)節(jié)范圍較大且便于操作，本實驗電動勢較小，故不能選擇總阻值較大的B；故應選擇0～20Ω的滑動變阻器A；
（2）要想測出電動勢和內(nèi)阻，應明確路端電壓和流過電源的電流；故計算電源電動勢和內(nèi)阻的圖線應為路端電壓U₁與干路電流I的關(guān)系圖線，縱坐標的截距代表的是電源的電動勢，直線的斜率代表的是電源的內(nèi)阻的大�。�
要計算定值電阻R₀的值應明確其兩端的電壓和流過的電流；故其圖線應為R₀兩端的電壓（U₁-U₂）與電流I的關(guān)系圖線；直線的斜率即代表的定值電阻R₀．
（3）根據(jù)串并聯(lián)電路規(guī)律可知，R₀兩端的電壓（U₁-U₂）沒有誤差；但由于電壓表內(nèi)阻不是無窮大，故電壓表分流使電流表示數(shù)比R₀的實際電流偏小，故R₀的測量值偏大．
故答案為：（1）5；A；（2）I；U₁；I；U₁-U₂；（3）大于．

點評 解決該題關(guān)鍵要掌握測定電動勢和內(nèi)電阻的數(shù)據(jù)處理和明確電阻的測量方法、原理和實驗誤差的處理．明確實驗誤差分析的方法，知道誤并自于電表內(nèi)阻，屬于系統(tǒng)誤差．