Question

6．研究性學習小組的同學們用如圖1甲所示的電路測量兩節(jié)干電池串聯(lián)而成的電池組的電動勢E和內(nèi)電阻r．實驗室提供的器材如下：電壓表，電阻箱（阻值范圍0～999.9Ω）；開關(guān)、導線若干．
①請根據(jù)圖1甲所示的電路圖，在圖1乙中畫出連線，將器材連接成實驗電路．
②某同學開始做實驗，先把變阻箱阻值調(diào)到最大，再接通開關(guān)，然后逐次改變電阻箱接入電路的阻值R，讀取與R對應(yīng)的電壓表的示數(shù)U，并將相應(yīng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為坐標點描繪在U-U/R圖中．請將圖1丙、丁中電阻箱和電壓表所示的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為坐標點描繪在圖2所示的坐標系中（用“+”表示），并畫出U-U/R圖線；

③根據(jù)圖2中實驗數(shù)據(jù)繪出的圖線可以得出該電池組電動勢的測量值E=2.93V，內(nèi)電阻測量值r=1.30Ω．（保留3位有效數(shù)字）
④實驗測量都存在誤差，關(guān)于本實驗的誤差，下列說法中正確的是AC（選填選項前的字母）．
A．由于讀數(shù)所引起的誤差屬于偶然誤差
B．利用圖象法處理本實驗數(shù)據(jù)可以減小系統(tǒng)誤差
C．由于電壓表內(nèi)阻引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差
D．電壓表的內(nèi)阻越大，其引起的誤差越大
⑤不同小組的同學分別用不同的電池組（均由同一規(guī)格的兩節(jié)干電池串聯(lián)而成）完成了上述的實驗后，發(fā)現(xiàn)不同組的電池組的電動勢基本相同，只是內(nèi)電阻差異較大．同學們選擇了內(nèi)電阻差異較大的甲、乙兩個電池組進一步探究，對電池組的輸出功率P隨外電阻R變化的關(guān)系，以及電池組的輸出功率P隨路端電壓U變化的關(guān)系進行了猜想，并分別畫出了如圖3所示的P-R和P-U圖象．若已知甲電池組的內(nèi)電阻較大，則下列各圖中可能正確的是BC（選填選項的字母）．

Answer 1

分析 ①根據(jù)原理圖可得出對應(yīng)的實物圖；
②根據(jù)描出的點即可以得出對應(yīng)的圖象；
③根據(jù)閉合電路歐姆定律進行分析，由圖象可求得電源的電動勢和內(nèi)電阻；
④明確實驗中誤差情況，從而確定誤差原則以及減小誤差的方法；
⑤根據(jù)電源的輸出功率規(guī)律可明確對應(yīng)的實驗圖象，知道當內(nèi)外電阻相等時電源的輸出功率最大．

解答 解：①根據(jù)原理圖可連接對應(yīng)的實物圖，如圖所示；
②根據(jù)描出的點用直線將各點擬合，得出圖象如圖所示；
③根據(jù)閉合電路歐姆定律可得：U=E-$\frac{U}{R}$r
則可知，圖象與縱軸的交點表示電源的電動勢，故E=2.93V；圖象的斜率表示內(nèi)阻，故有：r=$\frac{2.93-1.00}{1.48}$=1.30Ω；
④A、由讀數(shù)不準確帶來的誤差稱為偶然誤差，利用圖象進行處理數(shù)據(jù)可以減小偶然誤差，但不會減少系統(tǒng)誤差，故A正確，B錯誤；
C、由于電壓表內(nèi)阻不是無窮大，所以在電路中分流，從而帶來系統(tǒng)誤差，故C正確；
D、電壓表內(nèi)阻越大，則其分流越小，誤差越小，故D錯誤；
故選：AC；
⑤A、根據(jù)電源的輸出功率規(guī)律可知，當內(nèi)外電阻相等時輸出功率最大，如果外電阻大于內(nèi)電阻時，隨著電阻的增大，輸出功率將越來越小，由P=$\frac{{E}^{2}}{4r}$可知，電動勢相同，內(nèi)阻越小的乙輸出功率越大，故B正確，A錯誤；
C、當內(nèi)阻和外阻相等時，輸出功率最大；此時輸出電壓為電動勢的一半．由A的分析可知，乙輸出的功率比甲的大；而當外電路斷開時，路端電壓等于電源的電動勢，此時輸出功率為零；故C正確，D錯誤．
故選：BC．
故答案為；①如圖所示；②如圖所示；③2.93，1.30；④AC；⑤BC．

點評 本題考查了實驗電路選擇、實驗器材選擇、作圖象、求電源電動勢與內(nèi)阻等問題，要知道實驗原理，要掌握應(yīng)用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)的方法；電源的U-I圖象與縱軸交點坐標值是電源電動勢圖象斜率的絕對值是電源內(nèi)阻．