Question

6．小歡在實驗室中利用各種儀器探索由電源和電阻組成的黑箱，如圖甲所示．

I．為了探測黑箱，小歡進(jìn)行了以下幾步測量：
①用多用電表的電阻擋測量a、b間的電阻；
②用多用電表的電壓擋測量a、b間的輸出電壓；
③用多用電表的電流擋測量a、b間的輸出電流．
你認(rèn)為以上測量中哪2項不妥：①③（填序號），理由是：①中不能用電阻擋直接測含源電路的電阻，③中可能會造成短路
II．含有電源的黑箱相當(dāng)于一個等效電源（a、b是電源的兩極），小歡想測定這個等效電源的電動勢和內(nèi)阻，設(shè)計了如圖乙所示的測量電路，此電路同時能測出電阻R₀的阻值．小歡將滑動變阻器的滑片移動到不同位置時，記錄了三個電表的一系列示數(shù)．記錄在下面兩個表格中．
表格一

電壓表示數(shù)/V	1.21	0.90	0.60	0.29	0.01
電流表示數(shù)/A	0.10	0.20	0.30	0.40	0.50

表格二

電壓表示數(shù)/V	1.40	1.31	1.22	1.08	1.00
電流表示數(shù)/A	0.10	0.20	0.30	0.40	0.50

①在圖丙的坐標(biāo)紙中分別作出R₀的U-I圖象和等效電源的U-I圖象；
②根據(jù)作出的圖象可以求出定值電阻R₀=2.0Ω，電源電動勢E=1.5V，內(nèi)電阻r=1.0Ω
③若實驗中的所有操作和數(shù)據(jù)處理無錯誤，不考慮讀數(shù)等偶然誤差，實驗中測得的定值電阻R₀值大于實際值（橫線上選填“大于、等于、小于”）．

Answer 1

分析 （1）多用電表不能用電阻擋直接測含源電路的電阻，用多用電表的電流檔測量a、b間可能會造成短路．
（2）①根據(jù)表格數(shù)據(jù)描點(diǎn)作圖；
②黑箱等效成電源，其U-I圖象的斜率絕對值表示內(nèi)阻，縱軸截距表示電動勢；
將黑箱和電阻R₀看作等效電源，則電阻R的U-I圖象的斜率表示等效電源的內(nèi)電阻，斜率表示等效電源的電動勢；
電阻R₀的電壓等于兩個電壓的差值，電流與等于電流表電流，直接描點(diǎn)作圖；
③電源與電壓表并聯(lián)成為等效電源，內(nèi)阻與電動勢均偏小．

解答 解：（1）多用電表不能用電阻擋直接測含源電路的電阻，用多用電表的電流檔測量a、b間可能會造成短路；
用多用電表的電壓檔測量a、b間的輸出電壓是可以的；
（2）①如圖所示：

②黑箱等效成電源，其U-I圖象的斜率絕對值表示內(nèi)阻，縱軸截距表示電動勢；
故電動勢為1.5V，內(nèi)電阻為r=$\frac{E}{I}$=$\frac{1.5}{0.5}$=3Ω；
將黑箱和電阻R₀看作等效電源，則電阻R的U-I圖象的斜率表示等效電源的內(nèi)電阻，斜率表示等效電源的電動勢；
故電動勢為1.5V，內(nèi)電阻為：r+R₀=$\frac{△U}{△I}$=3Ω；
故R₀=$\frac{U}{I}$=$\frac{0.84-0.18}{0.45-0.10}$=2.0Ω；
③黑箱等效成電源時，由于電壓表V₁的分流作用，電流表讀數(shù)偏大，內(nèi)阻與電動勢均偏��；利用等效電源分析，即可將電壓表等效為電源內(nèi)阻，故實驗中測出的電動勢應(yīng)為電壓表等效電阻分的電壓的最大值，由圖可知，輸出電壓小于電源的電動勢；故可知電動勢的測量值小于真實值；測實驗中測出的內(nèi)阻應(yīng)為實際電源內(nèi)阻和電壓表內(nèi)阻并聯(lián)的等效電阻，
所以測得的內(nèi)阻與實際值相比偏�。�
將黑箱和電阻R₀看作等效電源時，誤差同上述分析；
根據(jù)歐姆定律計算電阻R₀時，電流測量值偏小，故電阻值偏大；
故答案為：（1）①③；①中不能用電阻擋直接測含源電路的電阻，③中可能會造成短路．（2）①如圖所示；②2.0，1.5，1.0；③大于

點(diǎn)評 本題考查測量電動勢和內(nèi)電阻實驗的數(shù)據(jù)的處理及多用電表測黑箱問題，要求能正確分析誤差的來源，并能用圖象法求出電勢和內(nèi)電阻．