Question

14．在“測量電源電動(dòng)勢”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)室提供的器材如下：
待測電源E（放電電流不能太大），電壓表（量程大于待測電源電動(dòng)勢），標(biāo)有長度刻度的均勻電阻絲ab（電阻約15歐），電鍵S，一端連有鱷魚夾P的導(dǎo)線1，其他導(dǎo)線若干．

①實(shí)驗(yàn)中，用導(dǎo)線1、2、3、4、5和6按圖1所示方式連接電路，電路中所有元器件都完好，且電壓表已調(diào)零．閉合電鍵之前，鱷魚夾P應(yīng)置于b（填寫a或b）端．
②閉合開關(guān)后，反復(fù)改變鱷魚夾P的位置，電壓表都有較大的示數(shù)但幾乎不變，則斷路的導(dǎo)線為1（填數(shù)字代號）．
③排除故障之后，閉合電鍵，改變鱷魚夾P的位置，讀出多組電壓表讀數(shù)U和對應(yīng)的電阻絲長度L，由測得的數(shù)據(jù)，繪出了如圖2所示$\frac{1}{U}$-$\frac{1}{L}$的圖線，則電源電動(dòng)勢E=2.86V（計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字）．應(yīng)用該實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)不能（選填“能”或“不能”）測出該電源的內(nèi)阻r．
④若考慮到電壓表內(nèi)阻對測量的影響，則電源電動(dòng)勢的測量值小于（填寫“等于”、“大于”或“小于”）真實(shí)值．

Answer 1

分析 （1）分析實(shí)驗(yàn)電路，明確實(shí)驗(yàn)原理，根據(jù)實(shí)驗(yàn)安全性考慮可以得出P的位置；
（2）明確電壓表有示數(shù)說明電壓表和電源相連接，但不能改變則說明滑動(dòng)變阻器接線錯(cuò)誤；
（3）根據(jù)閉合電路歐姆定律可得出對應(yīng)的表達(dá)式，由圖象可求得電動(dòng)勢E；
（4）根據(jù)電表對電路的影響分析電動(dòng)勢的測量值的誤差．

解答 解：（1）由電路圖可知，電壓表測量ab左側(cè)部分電阻兩端的電壓；若開始時(shí)P滑到a端，則ab被短路，則電源被短路，故為了保證安全，P應(yīng)置于b端；
（2）電壓表有示數(shù)說明與電源是相通的，即26是完好的；而示數(shù)幾乎不變，說明P無法與所測左半部分相連；故說明1導(dǎo)線沒有正確接好；
（3）設(shè)單位長度的電阻為R₀；
由閉合電路歐姆定律可得：U=$\frac{E}{{R}_{0}L+r}×{R}_{0}L$
變形可得：
$\frac{1}{U}$=$\frac{1}{E}$+$\frac{{R}_{0}L+r}{E{R}_{0}}×\frac{1}{L}$
則可知$\frac{1}{E}$=0.35
解得：E=2.86V；
圖象的斜率可求，但由于單位長度的電阻值不知，故無法求出內(nèi)阻r；
（3）可用“等效電源法”分析誤差大�。嚎梢园央娫磁c電壓表看做一等效電源，則電動(dòng)勢測量值等于外電路斷開時(shí)“等效電源”兩極間的電壓，由于電壓表不是理想電表，所以有電流通過“電源”，因而路端電壓要小于電動(dòng)勢，所以電動(dòng)勢測量值小于真實(shí)值即偏小；
故答案為：（1）b；（2）1；（3）2.86；不能；（4）小于．

點(diǎn)評 本題類似于“伏阻法”，但由于不是采用的電阻箱，故無法確定電源內(nèi)阻；同時(shí)本題要注意閉合電路歐姆定律的正確應(yīng)用，列出方程式后，結(jié)合圖象進(jìn)行分析即可求解電動(dòng)勢．