Question

某同學(xué)通過(guò)查找資料自己動(dòng)手制作了一個(gè)水果電池（電動(dòng)勢(shì)約為4.5V，內(nèi)阻約為1.5Ω），現(xiàn)要測(cè)量這個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r，他從實(shí)驗(yàn)室借到一個(gè)開關(guān)、一個(gè)滑動(dòng)變阻器 （最大阻值為12Ω，），一只電壓表（量程為3V，內(nèi)阻約為15kΩ），一只電流表（量程為 0.6A，內(nèi)阻約為2Ω），一個(gè)定值電阻R=5Ω和若干導(dǎo)線．
（1）該同學(xué)利用上述器材設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)電路，開關(guān)閉合前滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值應(yīng)調(diào)到    （填最大、最�。�．
（2）斷開開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值，再閉合開關(guān)S，讀取并記錄電壓表的示數(shù)及電流表的示數(shù)．改變滑動(dòng)變阻器滑片的位置，多次重復(fù)上述操作，可得到多組電壓值U及電流值I，并以U為縱坐標(biāo)，以I為橫坐標(biāo)，畫出U-I的關(guān)系圖線（該圖線為一直線），如圖乙所示．由圖線可求得電池組的電動(dòng)勢(shì)E=    V，內(nèi)阻r=    Ω．（保留兩位有效數(shù)字）
（3）利用該實(shí)驗(yàn)電路測(cè)出的電動(dòng)勢(shì)E_測(cè)和內(nèi)阻r_測(cè)與真實(shí)值E_真和r_真相比，理論上E_測(cè)    E_真，r_測(cè)    r_真（填“＞”“＜”或“=”）．引起該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差的主要原因是    ．

Answer 1

【答案】分析：（1）閉合開關(guān)之前，為防止電表過(guò)載，滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)頭P應(yīng)放在電阻的阻值最大處，以保證電路的安全；
（2）在圖線中，圖線與縱軸的交點(diǎn)就是所要測(cè)量的電動(dòng)勢(shì)，內(nèi)電阻可以使用公式：進(jìn)行計(jì)算．
（3）比較電動(dòng)勢(shì)E_測(cè)和內(nèi)阻r_測(cè)與真實(shí)值E_真和r_真之間的關(guān)系，就要從電路的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析：電路中，從電源流出的電流，分別流向電流表支路和電壓表支路，故流經(jīng)電流表支路的電流不是全部的電流，這時(shí)，常用的方法是把以上的電路等效化，然后再進(jìn)行分析．
解答：解：（1）閉合開關(guān)之前，為防止電表過(guò)載，保證電路的安全，滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)頭P應(yīng)放在電阻的阻值最大處；
（2）在圖線中，圖線與縱軸的交點(diǎn)就是所要測(cè)量的電動(dòng)勢(shì)，讀數(shù)為4.4V（或4.3V）；電壓為1.0V時(shí)，電流約0.57A，內(nèi)電阻可以使用公式：
所以，內(nèi)電阻r=0.96V．
（3）比較電動(dòng)勢(shì)E_測(cè)和內(nèi)阻r_測(cè)與真實(shí)值E_真和r_真之間的關(guān)系，就要從電路的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析：電路中，從電源流出的電流，分別流向電流表支路和電壓表支路，故流經(jīng)電流表支路的電流不是全部的電流，這時(shí)，常用的方法是把以上的電路等效成如圖的電路：
很明顯，根據(jù)公式：計(jì)算出的結(jié)果是等效電源中的r′，r′是R、r和R_V三者的并聯(lián)電阻，
因此r′要小于r+R，即內(nèi)電阻的測(cè)量值小于真實(shí)值；同樣的原因，r分擔(dān)的電壓也會(huì)偏小，導(dǎo)致電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值也偏�。�
故答案為：最大；4.3V或4.4V，0.96Ω或1.0Ω；＜，＜，電壓表的分流．
點(diǎn)評(píng)：該電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，要保證實(shí)驗(yàn)儀器的安全，常用的方法是用等效成電路進(jìn)行數(shù)據(jù)處理比較簡(jiǎn)單．屬于難題．