Question

15．某同學要測量一節(jié)干電池的電動勢和內電阻．
①實驗室除提供開關S和導線外，有以下器材可供選擇：
電壓表：V（量程3V，內阻R_v約為10kΩ）
電流表：G（量程3mA，內阻R_g=100Ω）
電流表：A（量程3A，內阻約為0.5Ω）
滑動變阻器：R（阻值范圍0〜10Ω，額定電流2A）
定值電阻：R₀=0.5Ω
該同學依據器材畫出了如圖甲所示的原理圖，他沒有選用電流表A的原因是量程與被測電流值相比較太大．
②該同學將電流表G與定值電阻R₀并聯，實際上是進行了電表的改裝，則他改裝后的電流表對應的量程是0.603A．
③該同學利用上述實驗原理圖測得數據，以電流表G讀數為橫坐標，以電壓表V讀數為縱坐標繪出了如圖乙所示的圖線，根據圖線可求出電源的電動勢E=1.48V （結果保留三位有效數字），電源的內阻r=0.84Ω （結果保留兩位有效數字）．
④由于電壓表內阻電阻對電路造成影響，本實驗電路測量結果電動勢E偏小，內阻r偏�。ㄟx填“偏大”、“不變”或“偏小”）

Answer 1

分析 ①根據干電池的電動勢和滑動變阻器R₁，可估算出電路中電流最小值，沒有選用電流表A的原因是量程太大；
②根據并聯電路的特點求解改裝后的電流表對應的量程；
③根據電流表G讀數與改裝后電流表讀數的關系，由閉合電路歐姆定律求出電源的電動勢和內阻；
④利用“等效電源法”進行誤差分析．

解答 解：①一節(jié)干電池的電動勢約E=1.5V，為方便實驗操作，滑動變阻器應選R₁，它的阻值范圍是0-10Ω，
電路中最小電流約為I_min=$\frac{E}{R}=\frac{1.5}{10}$=0.15A，電流表A的量程是3A，0.15A不到該量程的三分之一，
流表量程太大，因此不能用電流表A．
②改裝后電流表量程：I=I_g+$\frac{{I}_{g}{R}_{g}}{{R}_{3}}$=0.003+$\frac{0.003×10}{0.5}$A=0.603A；
③由上可知，改裝后電流表的量程是電流表G量程的200倍，圖象的縱截距b等于電源的電動勢，由圖讀出電源的電動勢為：E=1.48V．
圖線的斜率大小k=r，由數學知識知：k=$\frac{△U}{△I}=\frac{1.48-1.06}{2.5×200×1{0}^{-3}}$=0.84，則電源的內阻為：r=k=0.84Ω，
④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，則電動勢測量值等于外電路斷開時“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勢，所以電動勢測量值小于真實值即偏小；同理，此電路測得的內電阻是“等效電源”的內阻，即電壓表與電池內阻的并聯電阻，所以測得的內阻也小于真實值．
故答案為：①量程與被測電流值相比較太大；②0.603；③1.48；0.84；④偏�。黄�小

點評 測量電源的電動勢和內電阻的實驗，采用改裝的方式將表頭改裝為量程較大的電流表，再根據原實驗的研究方法進行分析研究，注意數據處理的方法