Question

14．小華同學(xué)利用電壓表、電阻箱等器材測量某電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)電路如圖甲所示．

（1）實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)斷開開關(guān)S，并將電阻箱R的阻值調(diào)到最大值．（選填“最大值”或“最小值”）
（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)，多次改變電阻箱的阻值，分別記錄電阻箱的阻值R及對應(yīng)的電壓表示數(shù)U．
 ①某次電阻箱調(diào)到如圖乙所示位置，其讀數(shù)為7.20Ω；
 ②利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的$\frac{1}{U}-\frac{1}{R}$圖象如圖丙所示，由圖可求出電池的電動(dòng)勢E=2V，內(nèi)阻r=0.8Ω．
（3）如圖丁所示，由于電池內(nèi)阻較小，通常在電路中串聯(lián)一個(gè)小電阻R₀，再進(jìn)行第（2）問的實(shí)驗(yàn)操作．
①電阻R₀的主要作用是增大電源的等效內(nèi)阻，達(dá)到增大電壓調(diào)節(jié)范圍，減小實(shí)驗(yàn)誤差的目的；
②請?jiān)趫D丙中作出利用本方法獲得的$\frac{1}{U}-\frac{1}{R}$圖象的大致圖線．
（4）由于電壓表不能看作理想電表，因此實(shí)驗(yàn)測得的電動(dòng)勢小于真實(shí)值，測得的內(nèi)阻小于真實(shí)值．（選填“大于”、“等于”或“小于”）

Answer 1

分析 （1）明確實(shí)驗(yàn)安全性要求，知道電流應(yīng)由最小值開始調(diào)節(jié)；
（2）根據(jù)電阻箱的讀數(shù)方法可明確對應(yīng)的讀數(shù)；根據(jù)閉合電路歐姆定律結(jié)合圖象即可明確電池的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻；
（3）根據(jù)串聯(lián)電阻的作用進(jìn)行分析，明確接入電阻可以等效為電源內(nèi)阻進(jìn)行分析，同時(shí)根據(jù)定值電阻的影響分析圖象的變化；
（4）根據(jù)電壓表內(nèi)阻的影響進(jìn)行分析，明確誤差情況．

解答 解：（1）為了保護(hù)電路，在實(shí)驗(yàn)開始時(shí)應(yīng)斷開開關(guān)S，將電阻箱R的阻值調(diào)至最大值；
（2）①電阻箱的讀數(shù)為：7×1+2×0.1=7.20Ω；
②根據(jù)閉合電路歐姆定律可知：U=$\frac{E}{R+r}R$，變形可得：
$\frac{1}{U}$=$\frac{1}{E}$+$\frac{r}{E}×\frac{1}{R}$
則由圖象可知，$\frac{1}{E}$=0.5
$\frac{r}{E}$=$\frac{0.5}{1.25}$=0.4
解得：E=2.0V；r=0.8Ω；
（3）①接入小定值電阻后，可以增大電源的等效內(nèi)阻，從而起到增大電壓調(diào)節(jié)范圍，從而減小實(shí)驗(yàn)誤差的目的；
②接入定值后測量的電動(dòng)勢沒有變化，但等效內(nèi)阻偏大，因此圖象的斜率將增大，故新的圖象如圖所示；
（4）由于電壓表內(nèi)阻不能忽略，則在實(shí)驗(yàn)中相當(dāng)于電壓表內(nèi)阻并聯(lián)到電源兩端后再由電壓表兩端輸出路端電壓，因此所測量的電動(dòng)勢小于真實(shí)值，而由于電壓表內(nèi)阻的并聯(lián)，故內(nèi)阻的測量值小于真實(shí)值．
故答案為：（1）斷開，最大值；（2）①7.20； ②2，0.8；（3）①增大電源的等效內(nèi)阻，達(dá)到增大電壓調(diào)節(jié)范圍，減小實(shí)驗(yàn)誤差的目的； ②如圖所示；（4）小于，小于

點(diǎn)評 本題考查了實(shí)驗(yàn)的實(shí)物圖連接、求電源電動(dòng)勢與內(nèi)阻，應(yīng)用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是常用的方法，要注意變化公式得出線性關(guān)系再進(jìn)行分析求解．