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某同学用电流表和电压表测定两节干电池的电动势和内电阻,实验采用的电路如图1所示.

(1)下列给出的器材中,应该选用
ACDFH
ACDFH
(填代号)
A.待测干电池(两节串联,电动势约3V);
B.电流表(量程0-3A,内阻0.025Ω)
C.电流表(量程0-0.6A,内阻0.125Ω)
D.电压表(量程0-3V,内阻3kΩ)
E.电压表(量程0-15V,内阻15kΩ)
F.滑动变阻器(0-20Ω,额定电流1A)
G.滑动变阻器(0-2000Ω,额定电流0.3A)
H.开关、导线
(2)图2中给出了做实验所需要的各种仪器,请你按电路图1把它们连成实验电路.
(3)该同学进行实验.记录了5组数据,并根据这些数据在坐标图3中画出了电池的U-I图线,如图所示.根据图线求出两节干电池串联的电动势E=
2.75
2.75
V,内阻r=
1.92
1.92
Ω(保留三位有效数字)
(4)引起该实验系统误差的主要原因是
电压表分流
电压表分流
.考虑到系统误差的影响,电动势的测量值将
小于
小于
真实值,内阻的测量值将
小于
小于
真实值(填“大于”、“小于”或“等于”).
(5)某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池.该同学想测量一下这个电池的电动势E和内电阻r,但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱(最大阻值为999.9Ω,可当标准电阻用)、一只电流表(量程Ig=0.6A,内阻rg=0.1Ω)和若干导线.
①请根据测定电动势E和内电阻r的要求,设计图4中器件的连接方式,画线把它们连接起来.
②接通开关,逐次改变电阻箱的阻值R,读出与R对应的电流表的示数I,并作记录.当电阻箱的阻值R=2.6Ω时,其对应的电流表的示数如图5所示.处理实验数据时,首先计算出每个电流值I的倒数1/I,再制作R-(1/I)坐标图,如图6所示,图中已标注出了
1
I
,R
1
I
,R
的几个与测量对应的坐标点.请你将与图5的实验数据对应的坐标点也标注在图6上.
③在图6上把描绘出的坐标点连成图线.
④根据图6描绘出的图线可得出这个电池的电动势E=
1.5
1.5
V,内电阻r=
0.4
0.4
Ω.
分析:(1)估算出电路中最大电流:当变阻器的电阻为零时,由闭合电路欧姆定律可求电路中最大电流,根据额定电流与最大电流的关系,分析并选择变阻器.
(2)对照电路图,按顺序连接电路.
(3)由闭合电路欧姆定律分析U-I图象的纵轴截距和斜率的意义,可求出电动势和内阻.
(4)该实验中,根据该电路测量的结果中,电流表测量的电流是流过电源的电流与流过电压表的电流的差,即电压表与电源并联,根据这一点来分析即可得出结论.
(5)①使用一个电阻箱和电流也可以测量电源的电动势和内电阻,称为阻安法;画出电路即可;
②读出电流表的示数,求得:
1
I
在坐标纸是描点即可;
③根据坐标纸是的点,连接成直线即可;
④由闭合电路欧姆定律分析U-I图象的纵轴截距和斜率的意义,可求出电动势和内阻.
解答:解:(1)滑动变阻器允许的最大电流为1A,量程为3A的电流表读数误差会比较大,所以应选择量程为0.6A的电流表(C);电源的电动势是3V,所以适合选择量程为3V的电压表(D);滑动变阻器要选择额定电流较大的(F);另外,要选择电源A和导线与电键(G).所以要选择的项目共有:ACDFG.
   (2)对照电路图,按顺序连接电路如图:

(3)由闭合电路的欧姆定律:E=U+Ir;当电路中的电流接近0时,路端电压接近电源的电动势,所以在U-I图象中,图线与纵坐标的交点表示电源的电动势,根据图3可以读出电源的电动势为2.75V;
又因为图象的斜率表示电源的内电阻,所以:r=
△U
△I
=
2.75-1.75
0.52-0
Ω=1.92
Ω
(4)该实验中,根据该电路测量的结果中,电流表测量的电流是流过电源的电流与流过电压表的电流的差,即电压表与电源并联,引起该实验系统误差的主要原因是电压表的分流;电压表的分流使路端电压达不到电源的电动势,所以电动势的测量值要比真实值小;
由于电压表的分流,电压的测量值偏小,根据r=
△U
△I
,内电阻的测量值也偏小.
(5)①使用一个电阻箱和电流也可以测量电源的电动势和内电阻,称为阻安法测量电源的电动势和内电阻.该方法的电路比较简单,将电源、电键、电阻箱和电流表依次串联即可,所以电路的连接如图4所示;
②电流表的量程为0.6A,指针对应的刻度为:0.5A,所以
1
I
=
1
0.5
=2
,将该点(2,2.6)描在坐标纸上,
③同时将数据明显错误的(1.2,3.8)舍去,其余的用平滑的直线连接,如图6所示.
④该方法中,E=IR+Ir可变型为:R=E?
1
R
-r
,所以:E=k=1.5V;r=0.4Ω
故答案为:(1)ACDFH;(2)连线如图
(3)2.75、1.92;
(4)电压表分流,小于,小于;
(5)①连线如图; ②描点;③连线作图;④1.5,0.4;
点评:本实验的原理是闭合电路欧姆定律,根据原理由图象的斜率和截距分别求出内阻和电动势.
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

精英家教网某同学用电流表和电压表测某一电池的电动势和内阻时,根据实验记录的数据画出了U-I图象,则待测电池的电动势为
 
,内阻为
 

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(1)某同学用电流表和电压表测干电池的电动势和内阻时,所用滑动变阻器的阻值范围0~20Ω,连接电路的实物图如图1所示.

(ⅰ)指出该同学接线中错误的和不规范的做法是:
ABD
ABD

A.滑动变阻器,不起变阻作用
B.电流表接线有错
C.电压表量程选用不当
D.电压表接线有错
(ⅱ)在图2方框里面画出这个实验的正确电路图.
(2)下面是在测某电池的电动势和内电阻的实验中正确记录的六组数据.
1 2 3 4 5 6
I(A) 0.05 0.10 0.20 0.25 0.30 0.40
U(A) 1.45 1.40 1.32 1.27 1.22 1.13
请在图3直角坐标系中画出U-I图,据图线得到被测电池的电动势E=
1.50
1.50
V,内电阻r=
0.96
0.96
Ω.

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科目:高中物理 来源: 题型:

某同学用电流表和电压表测干电池的电动势和内阻时,连接电路的实物图如图所示.

(1)指出该同学接线中错误的和不规范的做法是
A、D
A、D

A.滑动变阻器,不起变阻作用   B.电流表接线有错
C.电压表量程选用不当         D.电压表接线有错
(2)在虚线框内画出这个实验的正确电路图.
(3)实验桌上有下列三种器材,需要选择
A.新电池一节
B.旧电池一节
C.滑动变阻器(10Ω,2A)
D.滑动变阻器(500Ω,2A)
E.电压表(3V,3000Ω)   
F.电压表(3V,5000Ω)
为了减小实验误差(只填序号),则干电池应选用
B
B
;滑动变阻器应选用
C
C
;电压表应选用
F
F

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科目:高中物理 来源: 题型:

某同学用电流表和电压表测一节干电池的电动势和内电阻时,采用的实验电路如图(1)所示:
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(1)请用笔画线代替导线将图(2)中的器材连成实验电路.
(2)该同学在实验中,测得U和I五组数据对应如下表所示,根据这五组数据值在图(3)的坐标系中做出该电源的U-I图象.
U(伏) I(安)
1 1.25 0.50
2 1.00 0.95
3 0.75 1.50
4 0.55 2.00
5 0.25 2.50
(3)由图象可求得电源电动势E=
 
V,内阻r=
 
Ω.

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