Question

8．現(xiàn)用以下器材測(cè)量某電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻
A．被測(cè)電池（電動(dòng)勢(shì)在10V～15V之間，內(nèi)阻較�。�
B．電阻箱（0～20Ω）
C．滑動(dòng)變阻器（最大阻值為20Ω）
D．定值電阻R₀（阻值為5Ω）
E．電流表A₁（量程為0.6A）
F．電流表A₂（量程為3A）
G．電鍵
H．導(dǎo)線若干
實(shí)驗(yàn)中只用到了包括電池和定值電阻$R_0^{\;}$在內(nèi)的六種實(shí)驗(yàn)器材，并利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了通過(guò)電源的電流I的倒數(shù)$\frac{1}{I}$和外電路電阻R（R₀除外）的關(guān)系圖線，即$\frac{1}{I}$-R圖線，如圖1所示．則
（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)電阻箱和滑動(dòng)變阻器二者中應(yīng)選擇電阻箱；
（2）在虛線框內(nèi)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)原理圖2；
（3）根據(jù)圖線求出電池的電動(dòng)勢(shì)為12V，內(nèi)阻為1Ω；
（4）說(shuō)出實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生誤差的原因（說(shuō)出兩條即可）電流表A₂的內(nèi)阻分壓產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差；
電流表讀數(shù)時(shí)產(chǎn)生的偶然誤差；
作$\frac{1}{I}$-R圖線時(shí)產(chǎn)生的偶然誤差．

Answer 1

分析 ①根據(jù)實(shí)驗(yàn)器材選擇測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)所需實(shí)驗(yàn)器材；
②根據(jù)所選實(shí)驗(yàn)器材作出實(shí)驗(yàn)電路圖；
③根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路，由歐姆定律求出圖象的函數(shù)表達(dá)式，然后根據(jù)圖象與函數(shù)表達(dá)式求出電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻；
④根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路分析實(shí)驗(yàn)誤差．

解答 解：①測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻，由題意可知，實(shí)驗(yàn)中由兩個(gè)未知內(nèi)阻的電流表、一個(gè)電阻箱、一個(gè)滑動(dòng)變阻器與一個(gè)定值電阻，沒(méi)有電壓表，兩電流表內(nèi)阻未知，不能用電流表與定值電阻組成電壓表測(cè)電壓，因此不能用伏安法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻，應(yīng)該用安阻法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻，需要的實(shí)驗(yàn)器材是：電阻箱．
②電源電動(dòng)勢(shì)約為10V-15V，為了保護(hù)電路安全、進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)測(cè)出多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，電流表應(yīng)選A₂，安阻法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)電路如圖所示：

③由實(shí)驗(yàn)電路可知，在閉合電路中，電源電動(dòng)勢(shì)：E=I（r+R₀+R），則$\frac{1}{I}$=$\frac{r+{R}_{0}}{E}$+$\frac{1}{E}$R，
由圖1所示圖象可知，圖象的截距b=$\frac{r+{R}_{0}}{E}$=0.5，圖象的斜率k=$\frac{1}{E}$=$\frac{△\frac{1}{I}}{△R}$=$\frac{1-0.5}{6}$=$\frac{1}{12}$，
則電源電動(dòng)勢(shì)E=$\frac{1}{k}$=12V，電源內(nèi)阻：r=bE-R₀=0.5×12-5=1Ω．
④考慮電流表內(nèi)阻對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，E=I（r+R₀+R_A+R），$\frac{1}{I}$=$\frac{r+{R}_{0}+{R}_{A}}{E}$+$\frac{1}{E}$R，
電流表內(nèi)阻會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)誤差，使電源內(nèi)阻測(cè)量值偏大，此外電表讀數(shù)、作圖象、根據(jù)圖象求電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻時(shí)都會(huì)產(chǎn)生偶然誤差．
作$\frac{1}{I}$-R圖線時(shí)也會(huì)產(chǎn)生的偶然誤差
故答案為：①電阻箱；②實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示；③12；1；④電流表A₂的內(nèi)阻分壓產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差；電流表讀數(shù)時(shí)產(chǎn)生的偶然誤差（或作$\frac{1}{I}$-R圖線時(shí)也會(huì)產(chǎn)生的偶然誤差）

點(diǎn)評(píng) 本題考查了測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)，要掌握測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)的常用實(shí)驗(yàn)方案：伏安法、安阻法、伏阻法，要掌握各種實(shí)驗(yàn)方案的實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)電路、實(shí)驗(yàn)步驟與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法．