Question

14．用如圖（1）所示的電路，測(cè)定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，電池的內(nèi)阻較小，為了防止在調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器時(shí)造成短路，電路中用一個(gè)定值電阻R₀起保護(hù)作用．除電池、開關(guān)和導(dǎo)線外，可供使用的實(shí)驗(yàn)器材還有：
A．電流表（量程0-0.6A）
B．電流表（量程0-3A）
C．電壓表（量程0-3V）
D．電壓表（量程0-15V）
E．定值電阻（阻值1Ω、額定功率5W）
F．定值電阻（阻值10Ω、額定功率10W）
G．滑動(dòng)變阻器（阻值范圍0-10Ω、額定電流2A）
H．滑動(dòng)變阻器（阻值范圍0-100Ω、額定電流1A）
（1）要正確完成實(shí)驗(yàn)，電流表應(yīng)選擇A，電壓表應(yīng)選擇C；R₀應(yīng)選擇E．R應(yīng)選擇G．（填寫器材前的字母序號(hào)）
（2）為使電壓表讀數(shù)增大，滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)端應(yīng)向右（選填“左”或“右”）滑動(dòng)，電流表的內(nèi)阻對(duì)電流結(jié)果是否有影響無．（填“有”或“無”）
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)記錄，畫出的U-I圖線如圖（2）所示，從中可求出待測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)為E=1.48V，內(nèi)電阻為r=0.80Ω（結(jié)果保留兩位小數(shù)）
（4）若因電池的內(nèi)阻較小，調(diào)節(jié)過程中電壓表的變化不明顯，影響測(cè)量的準(zhǔn)確度，為使測(cè)量的準(zhǔn)確度提高，請(qǐng)你按原有的實(shí)驗(yàn)器材對(duì)電路進(jìn)行改進(jìn)并在方框中圖（3）畫出電路圖．

Answer 1

分析 （1）由歐姆定律估算電路中的電流，根據(jù)安全及準(zhǔn)確性原則可選出電流表及電壓表；根據(jù)電源內(nèi)阻的大小可判斷保護(hù)電阻的大小，及滑動(dòng)變阻器的阻值大小；
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)安全性要求可明確滑片的位置；根據(jù)電流表的作用及數(shù)據(jù)分析方法可明確電流表內(nèi)阻的影響；
（3）根據(jù)圖象以及閉合電路歐姆定律可求得電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻；
（4）明確誤差原因，從而找出能減小實(shí)驗(yàn)誤差的方法．

解答 解：（1）一節(jié)干電池電動(dòng)勢(shì)一般約為1.5V，由此知電壓表量程應(yīng)選擇3V
為使滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)時(shí)電表示數(shù)有明顯變化，應(yīng)使R₀+R與電源內(nèi)阻r盡可能接近，因r較小，則考慮選擇定值電阻E和滑動(dòng)變阻器G；
估算電流時(shí)，考慮到干電池的內(nèi)阻一般幾Ω左右，加上保護(hù)電阻，最大電流在0.5A左右，所以選量程為0.6A的電流表；滑動(dòng)變阻器的最大阻值一般比電池內(nèi)阻大幾倍就好了，取0～10Ω能很好地控制電路中的電流和電壓，若取0～100Ω不方便調(diào)節(jié)．
（2）為了使電壓表讀數(shù)增大，滑動(dòng)變阻器接入電阻應(yīng)增大使電流減小，故滑動(dòng)變阻器滑片應(yīng)向右端滑動(dòng)；本實(shí)驗(yàn)中引起該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差的主要原因是電壓表的分流作用，導(dǎo)致電流表的示數(shù)總小于真實(shí)的干路電流值．電流表的內(nèi)阻對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒有影響；
（3）由U=E-Ir可知，圖象與縱坐標(biāo)的交點(diǎn)為電源的電動(dòng)勢(shì)；故E=1.48V；
圖象的斜率表示內(nèi)電阻，則r=$\frac{1.48-1.0}{0.6}$=0.8Ω；
（4）因電源內(nèi)阻較小，實(shí)驗(yàn)誤差較大，為了減小誤差可以采用等效的方法增大等效內(nèi)阻；即將R₀直接與電源相連；如圖所示；
故答案為：（1）A； C； E； G；
（2）右，無；
（3）1.48；0.80
（4）如圖所示；

點(diǎn)評(píng) 本題全面考查了測(cè)量最電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)儀器的選擇是考試中經(jīng)常出現(xiàn)的問題，在學(xué)習(xí)中要注意掌握好其安全、準(zhǔn)確的原則；同時(shí)注意滑動(dòng)變阻器的電路中的應(yīng)用規(guī)律．要掌握應(yīng)用圖象法求電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻的方法．