Question

3．一同學(xué)要測(cè)一電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，已知這個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)約為11～13V，內(nèi)阻小于3Ω，由于直流電壓表量程只有3V，需要將這只電壓表通過(guò)連接一固定電阻（用電阻箱代替），改裝為量程為15V的電壓表，然后再用伏安法測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，以下是他們的實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程：
（1）把電壓表量程擴(kuò)大，實(shí)驗(yàn)電路如圖甲所示，實(shí)驗(yàn)步驟如下，完成填空．
第一步：按電路圖甲連接實(shí)物
第二步：把滑動(dòng)變阻器滑片移到端，把電阻箱阻值調(diào)到．
第三步：閉合開關(guān)，把滑動(dòng)變阻器滑片調(diào)到適當(dāng)位置，使電壓表讀數(shù)為3V
第四步：把電阻箱阻值調(diào)到適當(dāng)值，使電壓表讀數(shù)為0.6V
第五步：不再改變電阻箱阻值，保持電壓表和電阻箱串聯(lián)，撤去其他線路，即得量程為15V的電壓表．
（2）實(shí)驗(yàn)可供選擇的器材有：
A．電壓表（量程為3V，內(nèi)阻約2kΩ）
B．電流表（量程為3A，內(nèi)阻約   0.1Ω）
C．電阻箱（阻值范圍0～9999Ω）
D．電阻箱（阻值范圍0～999Ω）
E．滑動(dòng)變阻器（阻值為0～20Ω，額定電流2A）
F．滑動(dòng)變阻器（阻值為0～20kΩ，額定電流0.2A）
電阻箱應(yīng)選C，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選E．
（3）用筆代替導(dǎo)線將實(shí)物圖丁按圖乙連成實(shí)驗(yàn)電路．
（4）用該擴(kuò)大了量程的電壓表（電壓表的表盤沒變），測(cè)電池電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r，實(shí)驗(yàn)電路如圖乙所示，得到多組電壓U和電流I的值，并作出U-I圖線如圖丙所示，可知電池的電動(dòng)勢(shì)為11.5V，內(nèi)阻為2.5Ω．
（5）該實(shí)驗(yàn)中將3V電壓表改裝成15V，測(cè)量電壓時(shí)實(shí)際值大于測(cè)量值 （填“小于”、“等于”、“大于”）

Answer 1

分析 （1）把3V的直流電壓表接一固定電阻（用電阻箱代替），改裝為量程為15V的電壓表時(shí)，將直流電壓表與電阻箱串聯(lián)，整個(gè)作為電壓表，據(jù)題分析，電阻箱阻值調(diào)到零，電壓表讀數(shù)為3V，則知把電阻箱阻值調(diào)到適當(dāng)值，使電壓表讀數(shù)為0.6V．
（2）根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)，可確定出電阻箱的電阻與電壓表內(nèi)阻的關(guān)系，選擇電阻箱的規(guī)格．在分壓電路中，為方便調(diào)節(jié)，滑動(dòng)變阻器選用阻值較小的．
（3）由于電壓表的表盤沒變，改裝后的電壓表的讀數(shù)應(yīng)為電壓表讀數(shù)的3倍．U-I圖線縱軸截距的3倍表示電動(dòng)勢(shì)，斜率的3倍大小等于電池的內(nèi)阻．
（4）分析實(shí)驗(yàn)電路圖，明確電表內(nèi)阻帶來(lái)的影響，從而分析誤差情況．

解答 解：（1）把3V的直流電壓表接一電阻箱，改裝為量程為15V的電壓表時(shí)，將直流電壓表與電阻箱串聯(lián)，整個(gè)作為一只電壓表，據(jù)題分析，電阻箱阻值調(diào)到零，電壓表讀數(shù)為3V，則知把電阻箱阻值調(diào)到適當(dāng)值，使電壓表讀數(shù)為U=$\frac{3}{15}×3$=0.6V．
（2）由題，電壓表的量程為3V，內(nèi)阻約為2kΩ，要改裝成15V的電壓表，根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)可知，所串聯(lián)的電阻箱電阻應(yīng)為4×2kΩ=8kΩ．故電阻箱應(yīng)選C；在分壓電路中，為方便調(diào)節(jié)，滑動(dòng)變阻器選用阻值較小的，即選E．
（3）根據(jù)圖乙給出的電路圖即可得出對(duì)應(yīng)的實(shí)物圖；如圖所示；
（4）由丙讀出，外電路斷路時(shí)，電壓表的電壓為U=2.3V，則電源的電動(dòng)勢(shì)為E=2.3×5=11.5V，內(nèi)阻為r=$\frac{2.3×5-1.5×5}{1.6}$=2.5Ω．
（5）由于電路采用電流表內(nèi)接法，由于電流表內(nèi)阻的分壓作用，使電壓表示數(shù)大于真實(shí)值．
故答案為：（1）0.6；（2）C；E，（3）如圖所示；（4）11.5，2.5；（3）大于

點(diǎn)評(píng) 本題涉及測(cè)量電動(dòng)勢(shì)和電阻的實(shí)驗(yàn)、電表的改裝等崆；要注意明確改裝原理是串聯(lián)電路的特點(diǎn)．注意掌握伏安法測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的原理是閉合電路歐姆定律，要注意路端電壓應(yīng)為改裝后電壓表的讀數(shù)．