Question

如圖1所示的是實(shí)驗(yàn)室測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻的電路圖．

（1）按照該電路圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，根據(jù)測(cè)得的U、I數(shù)據(jù)，畫出U-I圖象，如圖2所示，則電動(dòng)勢(shì)E=

 

，內(nèi)阻r=

 

，電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值與真實(shí)值相比

 

（填“偏大”、“相等”或“偏小”），內(nèi)阻的測(cè)量值與真實(shí)值相比

 

（填“偏大”、“相等”或“偏小”）．
（2）如果在電路中的適當(dāng)位置添加一只單刀雙擲開關(guān)，用來改變電壓表接入電路的方式，就能夠最大限度地消除誤差，請(qǐng)畫出改進(jìn)后的電路圖．
（3）簡要寫出利用改進(jìn)電路測(cè)量電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)操作步驟．
（4）實(shí)驗(yàn)操作完成之后，利用圖象法處理數(shù)據(jù)，在同一坐標(biāo)系中畫出了兩條直線甲與乙，縱橫軸截距分別是U、U和I、I，如圖3所示，則電動(dòng)勢(shì)E=

 

，內(nèi)阻r=

 

．

Answer 1

分析：電源的U-I圖象與縱坐標(biāo)軸的交點(diǎn)等于電源電動(dòng)勢(shì)，圖象斜率的絕對(duì)值等于電源內(nèi)阻．
該實(shí)驗(yàn)的誤差來自于電表的分壓或分流，由圖象法可分析此種接法會(huì)造成的誤差．

解答：解：（1）圖象與縱坐標(biāo)的交點(diǎn)為電源的電動(dòng)勢(shì)，故E=U₀；
內(nèi)阻為r=

△U

△I

=

U0

I0

因該接法中由于電壓表的分流而導(dǎo)致電流表示數(shù)偏小，但電壓表是準(zhǔn)確的，故圖象比真實(shí)圖象要向上偏，同時(shí)，當(dāng)電路短路時(shí)，電壓表的分流是可以忽略的，故短路電流是準(zhǔn)確的，故圖象與橫軸的交點(diǎn)不變，故所測(cè)電動(dòng)勢(shì)小于真實(shí)值；內(nèi)阻也小于真實(shí)值；
（2）該實(shí)驗(yàn)的誤差來自于電表的分壓或分流，所以改變電壓表接入電路的方式后電路圖為：

（3）步驟：①按照改進(jìn)后的電 路圖連接電路，閉合開關(guān)S． ②將單刀雙擲開關(guān)S′置于a，調(diào)整滑動(dòng)變阻器，測(cè)量多組U、I值，在坐標(biāo)系中畫出U-I圖象．③將單刀雙擲開關(guān)S′置于b，調(diào)整滑動(dòng)變阻器，測(cè)量多組U、I值，在坐標(biāo)系中畫出U-I圖象．
（4）將單刀雙擲開關(guān)S′置于a，圖中由于電壓表測(cè)量值小于電源真實(shí)的路端電壓；但當(dāng)外電路斷開時(shí)，電流表的分壓可以忽略，故本接法中電動(dòng)勢(shì)是準(zhǔn)確的；所以電動(dòng)勢(shì)E=U₁．
將單刀雙擲開關(guān)S′置于b，當(dāng)電路短路時(shí)，電壓表的分流是可以忽略的，故短路電流I₂是準(zhǔn)確的，所以內(nèi)阻r=

U1

I2

故答案為：（1）U₀，

U0

I0

（2）如圖
（3）：①按照改進(jìn)后的電 路圖連接電路，閉合開關(guān)S． ②將單刀雙擲開關(guān)S′置于a，調(diào)整滑動(dòng)變阻器，測(cè)量多組U、I值，在坐標(biāo)系中畫出U-I圖象．③將單刀雙擲開關(guān)S′置于b，調(diào)整滑動(dòng)變阻器，測(cè)量多組U、I值，在坐標(biāo)系中畫出U-I圖象．
（4）U₁，

U1

I2

點(diǎn)評(píng)：測(cè)電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)高考可較多出現(xiàn)，但考查內(nèi)容相對(duì)集中，主要是考查誤差分析、電路的選擇及數(shù)據(jù)的處理，應(yīng)注意掌握基礎(chǔ)知識(shí)．