Question

一種供實(shí)驗(yàn)使用的小型電池電動(dòng)勢(shì)在9V左右，內(nèi)阻約為40Ω，電池允許最大輸出電流為50mA，為了準(zhǔn)確測(cè)定這個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，用圖甲的實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行測(cè)量（圖中電壓表內(nèi)阻很大，可不考慮它對(duì)測(cè)量的影響），R為電阻箱，阻值范圍為0～9999Ω，R₀是保護(hù)電阻．
（1）實(shí)驗(yàn)室里備用的保護(hù)電阻有以下幾種規(guī)格，實(shí)驗(yàn)時(shí)R₀應(yīng)選用

 

較好．
A．10Ω，5W          B．150Ω，0.5W
C．800Ω，2.5W       D．1.2kΩ，1W
（2）在實(shí)物圖甲中，已正確地連接了部分電路，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)并完成余下電路的連接．
（3）實(shí)驗(yàn)中改變電阻箱阻值，取得多組數(shù)據(jù)，作出了如乙圖的圖線，則根據(jù)所作出的圖線可求得該電池的電動(dòng)勢(shì)E為

 

V，內(nèi)阻r為

 

Ω．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）
（4）在實(shí)驗(yàn)中當(dāng)電阻箱調(diào)到丙圖位置后，閉合開關(guān)S，電壓表示數(shù) 為9.0V，變阻箱此時(shí)電阻為

 

Ω，電路中流過電阻箱的電 流為

 

mA．
（5）用該電路測(cè)電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻，測(cè)量值和真實(shí)值的關(guān)系E_測(cè)

 

E_真，r_測(cè)

 

r_真（填“大于”“小于”或“等于”）．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)歐姆定律求出電路最小電阻，然后選擇保護(hù)電阻．
（2）根據(jù)伏阻法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻的原理連接實(shí)物電路圖．
（3）由閉合電路歐姆定律求出函數(shù)表達(dá)式，然后根據(jù)圖象求出電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)電阻．
（4）由圖示電阻箱讀出其示數(shù)，然后由歐姆定律求出電路電流．
（5）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理分析實(shí)驗(yàn)誤差．

解答：解：（1）電源的最大輸出電流為50mA=0.05A，則電路最小電阻R=

E

I

=

9V

0.05A

=180Ω，則保護(hù)電阻阻值約為：R₀=R-r=180Ω-40Ω=140Ω，則保護(hù)電阻應(yīng)選B．
（2）應(yīng)用伏阻法測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻，電壓表應(yīng)測(cè)路端電壓，電壓表要并聯(lián)在電阻兩端，實(shí)物電路圖如圖所示．
（3）由閉合電路歐姆定律可得：E=U+Ir=U+

U

R+R0

r，則

1

U

=

1

E

+

r

E

1

R+R0

，圖象的截距為

1

E

=0.1，斜率

r

E

=

0.25-0.15

3×10-2-1×10-2

=5，解得，電動(dòng)勢(shì)E=10V，內(nèi)阻r=50Ω．
（4）由圖丙所示電阻箱可知，電阻箱阻值R=1×1000Ω+7×100Ω+5×10Ω+0×1Ω=750Ω，
通過電阻箱的電流I=

U

R+R0

=

9V

750Ω+150Ω

=0.01A=10mA．
（5）實(shí)際電壓表是由內(nèi)阻的，考慮電壓表內(nèi)阻，E=U+Ir=U+（

U

R+R0

+

U

RV

）r，

1

U

=

1

E

（1+

r

RV

）+

r

E

1

R+R0

，考慮電壓表的內(nèi)阻，此時(shí)圖線的縱軸截距表示

1

E

（1+

r

RV

），所以E_測(cè)小于E_真，r_測(cè)小于r_真．
故答案為：（1）B；（2）電路圖如圖所示；（3）10；50；（4）750；10；（5）小于；小于．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了運(yùn)用伏阻法測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)，知道實(shí)驗(yàn)原理、會(huì)根據(jù)圖象測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻即可正確解題，應(yīng)用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，要選擇合適的物理量，使圖象是一條直線．