問題詳情:
某物理興趣小組設計瞭如圖*所示電路測量一節乾電池的電動勢E和內阻r。合上開關S1,開關S2打到位置1,移動滑動變阻器的滑片P,記錄下幾組電壓表的示數以及對應的電流表示數;然後將S2打到位置2,移動滑動變阻器的滑片P,再記錄下幾組電壓表的示數以及對應的電流表示數。在同一座標系內分別描點作出電壓表示數U和對應的電流表示數I的圖像,如圖乙所示,兩圖線(直線)在縱軸上的截距分別爲UA、UB,在橫軸上的截距分別爲IA、IB。
(1)S2打到位置1時,作出的圖像是圖乙中的圖線___(選填“A”或“B”),測出的電池電動勢E和內阻r存在系統誤差,原因可能是________。
(2)由圖乙可知,乾電池電動勢和內阻的真實值分別爲E真=___、r真=___。
(3)小組同學繼續用圖*所示電路探究測電源電動勢和內阻時,電路中各元器件的實際阻值對測量結果的影響。其中,虛線框內爲用靈敏電流計G改裝的電流表A,V爲標準電壓表,E爲待測電源,S爲開關,R爲滑動變阻器,R0是阻值爲4.0Ω的定值電阻。
①已知靈敏電流計G 的滿偏電流Ig=100 μA、內阻rg=2.0 kΩ,若要改裝後的電流表滿偏電流爲200 mA,應並聯一隻阻值爲___Ω的定值電阻R1(結果保留一位小數)。
②小組同學在前面實驗的基礎上,爲探究圖*所示電路中各元器件的實際阻值對測量結果的影響,用一已知電動勢和內阻的標準電源透過上述方法多次測量,發現電動勢的測量值與已知值幾乎相同,但內阻的測量值總是偏大。若測量過程無誤,則內阻測量值總是偏大的原因可能是________(填選項前的字母)。
A.電壓表內阻的影響
B.滑動變阻器的最大阻值偏小
C.R1的實際阻值比計算值偏小
D.R0的實際阻值比標稱值偏大
【回答】
B 電壓表的分流 UA 1.0 CD
【詳解】
(1)打到位置時,根據閉合電路歐姆定律
可知路端電壓測量準確,當路端電壓爲0時,短路電流測量準確,即
打到位置時,幹路電流測量準確,當幹路電流爲0時,根據閉合電路歐姆定律可知電源電動勢測量準確,即
此時將電流表和電源視爲等效電源,短路電流爲
爲電流表內阻,根據
結合圖像可知
所以打到位置時,對應的圖線爲。
誤差的原因可能是電壓表分流,導致幹路電流測量不準確。
(2)根據(1)中分析可知電動勢
內阻爲
(3)①根據並聯電路的分流規律
解得
②A.如果考慮電壓表的內阻,測得的電阻相當於電源E的內阻與R0串聯後再與電壓內阻並聯的阻值,即測得的電阻值偏小,A錯誤;
B.滑動變阻器的阻值不會影響r的測量結果,B錯誤;
C.電錶改裝時,R1的實際阻值比計算值偏小,可導致透過表頭的電流偏小,電流表讀數偏小,故內阻測量值總量偏大,C正確;
D.結合電路圖,由閉合電路歐姆定律
R0的實際阻值比稱標值偏大,可導致內阻測量值總量偏大,故D正確。
故選:CD。
知識點:實驗:電池電動勢和內阻的測量
題型:實驗,探究題