Question

3．在測(cè)量一節(jié)干電池電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r的實(shí)驗(yàn)中，小明設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)電路．

（1）根據(jù)圖甲實(shí)驗(yàn)電路，請(qǐng)?jiān)谝覉D中用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線，完成實(shí)物電路的連接．
（2）實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，應(yīng)先將滑動(dòng)變阻器的滑片P調(diào)到a（選填“a”或“b”）端．
（3）合上開(kāi)關(guān)S₁，S₂接圖甲中的1位置，改變滑動(dòng)變阻器的阻值，記錄下幾組電壓表示數(shù)和對(duì)應(yīng)的電流表示數(shù)；S₂改接圖甲中的2位置，改變滑動(dòng)變阻器的阻值，再記錄下幾組電壓表示數(shù)和對(duì)應(yīng)的電流表示數(shù)．
在同一坐標(biāo)系內(nèi)分別描點(diǎn)作出電壓表示數(shù)U和對(duì)應(yīng)的電流表示數(shù)I的圖象，如圖丙所示，兩直線與縱軸的截距分別為U_A、U_B，與橫軸的截距分別為I_A、I_B．
①S₂接1位置時(shí)，作出的U-I圖線是圖丙中的B（選填“A”或“B”）線；測(cè)出的電池電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r存在系統(tǒng)誤差，原因是電壓表的分流．
②由圖丙可知，干電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的真實(shí)值分別為E_真=U_A，r_真=$\frac{{U}_{A}}{{I}_{B}}$．

Answer 1

分析 （1）關(guān)鍵是看清單刀雙擲開(kāi)關(guān)電路圖與實(shí)物圖即可．
（2）明確實(shí)驗(yàn)前應(yīng)使滑片置于使電流最小的位置即可．
（3）①的關(guān)鍵是根據(jù)“等效電源”法分析測(cè)量誤差的大小，即當(dāng)s₂接1位置時(shí)，把電源和電壓表看作等效電源，電動(dòng)勢(shì)測(cè)量值測(cè)得是“等效電源”的外電路斷開(kāi)時(shí)的路端電壓，由于電壓表內(nèi)阻不是無(wú)窮大，所以電壓表示數(shù)將小于電動(dòng)勢(shì)真實(shí)值，即電動(dòng)勢(shì)測(cè)量值偏��；
同理內(nèi)阻的測(cè)量值實(shí)際等于電壓表與內(nèi)阻真實(shí)值的并聯(lián)電阻，所以內(nèi)阻測(cè)量值也偏�。�若s₂接2位置時(shí)，可把電流表與電源看做一個(gè)“等效電源”，不難分析出電動(dòng)勢(shì)測(cè)量值等于真實(shí)值，而內(nèi)阻測(cè)量值應(yīng)等于內(nèi)阻真實(shí)值與電流表內(nèi)阻之和，即內(nèi)阻測(cè)量值偏大．

解答 解：（1）實(shí)物連線圖如圖所示：

（2）為保護(hù)電流表，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，應(yīng)將滑片p置于電阻最大的a端；
（3）①：當(dāng)s2接1位置時(shí)，可把電壓表與電源看做一個(gè)等效電源，根據(jù)閉合電路歐姆定律U=E_斷可知，電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量值均小于真實(shí)值，所以作出的U-I圖線應(yīng)是B線；
測(cè)出的電池電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r存在系統(tǒng)誤差，原因是電壓表的分流．
②當(dāng)s₂接2位置時(shí)，可把電流表與電源看做一個(gè)等效電源，根據(jù)閉合電路歐姆定律E=U_斷可知電動(dòng)勢(shì)測(cè)量值等于真實(shí)值，U-I圖線應(yīng)是A線，即E_真=U_A；
由于S2接1位置時(shí)，U-I圖線的B線對(duì)應(yīng)的短路電流為I_短=I_B，所以r真=$\frac{{E}_{真}}{{r}_{短}}$=$\frac{{U}_{A}}{{I}_{B}}$；
故答案為：（1）如圖
（2）a
（3）①B，電壓表的分流；②U_A；$\frac{{U}_{A}}{{I}_{B}}$

點(diǎn)評(píng) 本題考查測(cè)量電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)，要注意明確用“等效電源”法分析“測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)”誤差的方法，明確U-I圖象中縱軸截距與斜率的含義．