12.采用伏安法測量電源電動勢E和內(nèi)阻r的實驗中,由于電表存在內(nèi)阻,將給實驗帶來系統(tǒng)誤差.某研究性學習小組對此進行探究實驗,設(shè)計出如圖所示的測量電源電動勢E和內(nèi)電阻r的電路,E′是輔助電源,A、B兩點間有一靈敏電流計G.
(1)請你補充實驗步驟:
①閉合開關(guān)S1、S2,調(diào)節(jié)R和R′使得靈敏電流計G的示數(shù)為零,這時,A、B兩點的電勢φA、φB的關(guān)系是φA等于φB(選填“遠大于”、“遠小于”或“等于”),讀出電流表和電壓表的示數(shù)I1和U1,其中I1等于通過電源E的電流.
②改變滑動變阻器R、R′的阻值,重新使得靈敏電流計示數(shù)為零,讀出電流表和電壓表的示數(shù)I2和U2
(2)由上述步驟中測出的物理量,可根據(jù)閉合電路歐姆定律E=I1r+U1,E=I2r+U2.解得電動勢$E=\frac{{{I_2}{U_1}-{I_1}{U_2}}}{{{I_2}-{I_1}}}$、內(nèi)電阻$r=\frac{{{U_1}-{U_2}}}{{{I_2}-{I_1}}}$. 該實驗?zāi)芊裣螂姳韮?nèi)阻帶來的系統(tǒng)誤差.能(選填“能”或“不能”)

分析 本題是比較創(chuàng)新的實驗,是屬于研究性學習實驗,是在常規(guī)實驗基礎(chǔ)上的改進,主要考查的是測量電源電動勢和內(nèi)阻、測金屬電阻率的實驗原理及誤差的消除方法.本題都是兩次測量,利用消元法消除了電表內(nèi)阻造成的系統(tǒng)誤差,提高了實驗的準確度,根據(jù)閉合回路歐姆定律列出等式求解.

解答 解:(1)①閉合開關(guān)S1、S2,調(diào)節(jié)R和R′使得靈敏電流計G的示數(shù)為零,這時,A、B兩點的電勢φA、φB的關(guān)系是φA 等于φB,讀出電流表和電壓表的示數(shù)I1和U1,電流表測量的是干路上的電流,其中I1 等于通過電源E的電流.
②改變滑動變阻器R、R′的阻值,重新使得靈敏電流計示數(shù)為零.讀出 電流表和電壓表的示數(shù)I2和U2
(2)根據(jù)閉合回路歐姆定律得:
E=I1r+U1 E=I2r+U2
解得:E=U1+$\frac{{I}_{1}({{U}_{2}-U}_{1})}{{{I}_{1}-I}_{2}}$
r=$\frac{{{U}_{2}-U}_{1}}{{{I}_{1}-I}_{2}}$
兩次測量,調(diào)節(jié)R和R′使得靈敏電流計G的示數(shù)為零,使得AB之間的等效電阻為零,利用消元法消除了電表內(nèi)阻造成的系統(tǒng)誤差,所以E 等于E,r 等于 r
故答案為:(1)等于,②靈敏電流計示數(shù)為零,電流表和電壓表的示數(shù)I2和U2 (2)能

點評 電學探究性實驗有創(chuàng)新,要求考生對電學實驗的基本知識很熟練而且能夠靈活應(yīng)用.是一道很好的題目,該題有一定難度,要注意認真分析題意,明確物理規(guī)律的應(yīng)用.

練習冊系列答案
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