Question

3．在做“用電流表和電壓表測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)E（約3V）和內(nèi)電阻r”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，部分器材參數(shù)如下：電壓表（量程3V），電流表（量程0.6A），定值電阻R₀（阻值為3Ω），滑動(dòng)變阻器R（阻值約30Ω）．
（1）小紅按如圖甲所示的電路圖連接實(shí)物電路，在電路連接正確的情況下，當(dāng)她閉合開關(guān)時(shí)發(fā)現(xiàn)電壓表有示數(shù)，電流表沒有示數(shù)，反復(fù)檢查后發(fā)現(xiàn)電路連接完好，估計(jì)是某一元件斷路，因此她拿來多用電表檢查故障．她的操作如下：
a．?dāng)嚅_電源開關(guān)S；
b．將多用表選擇開關(guān)置于×1Ω檔，調(diào)零后，紅黑表筆分別接R兩端，讀數(shù)為30Ω
c．將多用表選擇開關(guān)置于×100Ω檔，調(diào)零后，將紅黑表筆分別接電壓表兩端，發(fā)現(xiàn)指針讀數(shù)如圖乙所示，則所測(cè)阻值為2.2×10³Ω，然后又將兩表筆接電流表兩端，發(fā)現(xiàn)指針位置幾乎不變．由以上操作可判斷發(fā)生斷路故障的元件是電流表  （填元件名稱）
（2）她設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路中定值電阻R₀的作用是（說出一條理由即可）增大電源等效內(nèi)阻，使調(diào)節(jié)時(shí)兩電表示數(shù)變化明顯．
（3）請(qǐng)根據(jù)電路圖把圖丙實(shí)物圖沒完成的連線連接好．
（4）在更換規(guī)格相同的元件后，她改變滑動(dòng)變阻器的阻值，測(cè)出了6組對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)并在圖象上描點(diǎn)如圖丁所示，請(qǐng)?jiān)趫D丁中繼續(xù)完成圖象；并根據(jù)圖象可得該電池的電動(dòng)勢(shì)E=3.00 V，電池內(nèi)阻r=0.75Ω（小數(shù)點(diǎn)后保留兩位數(shù)字）．
（5）．用此電路測(cè)量電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻，產(chǎn)生誤差的原是電壓表的分流作用；測(cè)出的電動(dòng)勢(shì)E與真實(shí)值相比偏（選填“大”或“小”）偏�。�

Answer 1

分析 熟悉多用電表的使用及讀數(shù)方法；能夠根據(jù)U-I圖象找出電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻．根據(jù)坐標(biāo)系內(nèi)描出的點(diǎn)，作出電源的U-I圖象；
圖象與縱坐標(biāo)的交點(diǎn)為電源的電動(dòng)勢(shì)；圖象的斜率表示電源內(nèi)阻與R₀的總電阻．

解答 解：（1）
將多用表選擇開關(guān)置于×100Ω檔，指針示數(shù)為22；則所測(cè)阻值為2.2×10³Ω，然后又將兩表筆接電流表兩端，發(fā)現(xiàn)指針位置幾乎不變，說明多用電表仍然測(cè)量的是電壓表的內(nèi)阻，也就說明了電流表處發(fā)生了斷路，由以上操作可判斷發(fā)生斷路故障的元件是電流表．
（2）

根據(jù)U-I圖象得：當(dāng)電流I=0時(shí)，U=3.00V，所以電池的電動(dòng)勢(shì)E=3.0V，
通過U-I圖象求出該直線的斜率為3.60，也就是r+R₀=3.60Ω，
所以電池內(nèi)阻r=0.60Ω．
她設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路中定值電阻R₀的作用是保護(hù)電阻；增大電源等效內(nèi)阻，使調(diào)節(jié)時(shí)兩電表示數(shù)變化明顯．
（3）根據(jù)原理圖得出對(duì)應(yīng)的實(shí)物圖如圖所示；
（4）根據(jù)坐標(biāo)系中描出的點(diǎn)，用直線把各點(diǎn)連起來，作出電池的U-I圖象如圖所示；
根據(jù)U-I圖象得：當(dāng)電流I=0時(shí)，U=3.00V，所以電池的電動(dòng)勢(shì)E=3.00V，
通過U-I圖象求出該直線的斜率k=$\frac{△U}{△I}$=$\frac{3-1.5}{0.4}$=3.75，也就是r+R₀=3.75Ω，
所以電池內(nèi)阻：r=3.75Ω-3Ω=0.75Ω．
（5）根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，由于電壓表的分流作用導(dǎo)致電流表測(cè)出的電流小于干路的總電流，從而造成誤差；
可采用等效電源法分析誤差大�。喊央妷罕砼c電源看做一“等效電源”，根據(jù)E=U_斷可知，電動(dòng)勢(shì)測(cè)量值應(yīng)等于等效電源的外電路斷開時(shí)的路端電壓，由于等效電源的外電路斷開時(shí)，電壓表與電源仍然組成一閉合電路，所以電源的路端電壓將小于電動(dòng)勢(shì)，即電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值比真實(shí)值偏小．
故答案為：（1）c、2.2×10³　 電流表
（2）增大電源等效內(nèi)阻，使調(diào)節(jié)時(shí)兩電表示數(shù)變化明顯
或保護(hù)電源．          
（3）實(shí)物電路聯(lián)接如圖所示．    
（4）3.00；0.75；
（5）電壓表的分流作用，偏小

點(diǎn)評(píng) 可以利用“等效電源”法分析誤差大小，即可把“電壓表”與“電源”看做一個(gè)“等效電源”，然后結(jié)合閉合電路歐姆定律討論即可．