Question

8．要測量一電源的電動勢E（小于3V）和內(nèi)阻r（約1Ω），現(xiàn)有下列器材：電壓表V（0～3V～15V）、電阻箱R（O～999.9Ω）、定值電阻R₀=2Ω、開關(guān)和導(dǎo)線．某實驗小組根據(jù)所給器材設(shè)計了如圖甲所示的實驗電路．

（1）實驗時電壓表量程應(yīng)選 0～3V（填0～3V或0～15V），電路中定值電阻R₀的作用是保護電源（填“電源”或“電壓表”）
（2）某同學(xué)用作圖法處理數(shù)據(jù)，他調(diào)節(jié)電阻箱的阻值R，得出了若干組數(shù)據(jù)，并描點連線得出了如圖乙所示的圖線，圖線縱坐標表示電壓表讀數(shù)的倒數(shù)$\frac{1}{U}$，圖線的橫坐標表示$\frac{1}{R+{R}_{0}}$，若所得圖線的斜率為k，在$\frac{1}{U}$坐標軸上的截距為b，則該電源的電動勢E=$\frac{1}$，內(nèi)阻r=$\frac{k}$．（用k和b表示）
（3）該同學(xué)所測電源內(nèi)阻r_測與電源的真實內(nèi)阻r_真相比偏�。ㄌ钇�大、偏小或相等），電動勢E_測與E_真相比偏�。ㄌ钇�大、偏小或相等）．

Answer 1

分析 （1）若無R₀存在，當(dāng)R調(diào)節(jié)到0時，電源即短路．
（2）由圖象中的截距的含義及閉合電路的歐姆定律的表達式要求得電動勢和內(nèi)電阻．
（3）運用閉合電路歐姆定律，明確實驗誤差的來源，從而分析實驗誤差．

解答 解：（1）根按安全性和準確性原則可知，電壓表應(yīng)選擇0～3V的量程；
若無R₀存在，當(dāng)R調(diào)節(jié)到0時，電源即短路，有燒壞危險．作用是保護電源，防止短路．
②③由閉合電路歐姆定律得 U=$\frac{E}{R+r}$．（R+R₀），
可整理為$\frac{1}{U}$=$\frac{r}{E}$•$\frac{1}{R{+R}_{0}}$+$\frac{1}{E}$
若所得圖線的斜率為k，在$\frac{l}{U}$坐標軸上的截距為b，則該電源的電動勢E=$\frac{1}$，內(nèi)阻r=$\frac{k}$．
（3）本實驗中誤差來自于電壓表的內(nèi)阻影響，若考慮內(nèi)阻，則外電阻實際阻值應(yīng)小于實驗中所用的阻值；而當(dāng)外電阻無窮大時，電壓表的內(nèi)阻影響可以忽略；
故實際圖與測量圖如圖所示：
由圖可知，測量值的斜率大于真實值，故測量值的電動勢及內(nèi)阻均小于真實值；

故答案為：①0～3；電源；�。�2）$\frac{1}$，$\frac{k}$　（3）偏�。黄��。�

點評 只用電壓表和變阻箱測電動勢和內(nèi)電阻的方法叫“伏歐法”，若用圖象解時，基本思路是：用學(xué)過的物理定律列出表達式，再結(jié)合數(shù)學(xué)整理表達出有關(guān)一次函數(shù)式y(tǒng)=kx+b的形式，再求出k和b即可．