Question

16．某研究性学习小组利用伏安法测定某一电池组的电动势和内阻，实验原理如图甲所示，其中、虚线框内为用灵敏电流计G改装的电流表A，V为标准电压表，E为待测电池组，S为开关，R为滑动变阻器，R₀是标称值为4.0Ω的定值电阻．

（1）已知灵敏电流计G的满偏电流I_g=100μA、内阻r_g=2.0kΩ，若要改装后的电流表满偏电流为200mA，应并联一只1.0Ω保留一位小数）的定值电阻R₁；
（2）根据图甲，用笔画线代替导线将图乙连接成完整电路；
（3）通过改变滑动变阻器的滑动触头，得到几组电压表与改装后电流表的读数，描点如图丙所示，请根据描点作图求出电池组的电动势E=5.35V，内阻r=5.58Ω（均保留两位小数）．
（4）该小组在前面实验的基础上，为探究图甲电路中各元器件的实际阻值对测量结果的影响，用一已知电动势和内阻的标准电池组，通过上述方法多次测量后发现：电动势的测量值与已知值几乎相同，但内阻的测量值总是偏大．若测量过程无误，则内阻测量值总是偏大的原因是CD．（填选项前的字母）
A．电压表内阻的影响             B．滑动变阻器的最大阻值偏小
C．R₁的实际阻值比计算值偏小     D．R₀的实际阻值比标称值偏大．

Answer 1

分析 （1）根据电流表的改装原理，计算并联的电阻．
（2）根据电路图连接实物图，注意电表的接线柱以及滑动变阻器的解法
（3）根据描点法可得出对应的伏安特性曲线，再根据特性曲线的性质可明确对应的电动势和内电阻．
（4）结合电路图，由闭合电路欧姆定律E=U+I（R₀+r）分析内阻测量值总量偏大的原因

解答 解：①根据电流表的改装原理，${R}_{1}=\frac{{{I}_{g}R}_{g}}{I{-I}_{g}}=\frac{100{×10}^{-6}×2{×10}^{3}}{0.2-100{×10}^{-6}}Ω≈1.0Ω$
②根据电路图连接实物图，注意电表的接线柱以及滑动变阻器的解法，连接图为：
（3）根据给出的点连线得出如图所示的伏安特性曲线；则由图可知，电流的电动势E=5.35V；
r=$\frac{5.35-4.4}{0.170}$=5.58Ω
（4）A、如果考虑电压表的内阻，则虚线部分相当于电源，$\frac{△U}{△I}$测得的电阻相当于电源E的内阻与R₀串联后再与电压内阻并联的阻值，即测得的电阻值偏小，故A错误；
B、滑动变阻器的阻值不会影响r的测量结果，故B错误；
C、电表改装时，R₁的实际阻值比计算值偏小，可导致通过表头的电流偏小，电流表读数偏小，故内阻测量值总量偏大，故C正确；
D、结合电路图，由闭合电路欧姆定律E=U+I（R₀+r）知，R₀的实际阻值比称标值偏大，可导致内阻测量值总量偏大，故D正确．
故选：CD．
故答案为：（1）1.0；（2）如图；（3）5.35；5.58；（4）CD．

点评 电表改装为重点内容要切实弄明白，连接实物图为基本功，数据处理和误差分析的能力要平时加强训练，要掌握利用图象处理数据的方法．