Question

16．采用伏安法測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r時(shí)，由于電表的內(nèi)阻因素帶來了實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差，為消除電表內(nèi)阻的影響，某研究性學(xué)習(xí)小組對(duì)此進(jìn)行了探究實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)出如圖所示的測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r的電路，E′是輔助電源，A，B兩點(diǎn)間有一靈敏電流計(jì)G．
請(qǐng)你補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)步驟：
①閉合開關(guān)S₁、S₂，調(diào)節(jié)R和R′使得靈敏電流計(jì)G的示數(shù)為零，這時(shí)A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)φ_A、φ_B的關(guān)系是φ_A等于φ_B（選填“大于”、“小于”或“等于”），讀出電流表A和電壓表V的示數(shù)I₁和U₁，其中I₁等于（選填“大于”、“小于”或“等于”）通過電源E的電流，U₁等于（選填“大于”、“小于”或“等于”）電源E兩端的電壓
②改變滑動(dòng)變阻器R、R′的阻值，重新使得靈敏電流計(jì)G的示數(shù)為零，讀出電流表A和電壓表V的示數(shù)I₂和U₂
③由上述步驟中測(cè)出的物理量，可以得出電動(dòng)勢(shì)E表達(dá)式為$\frac{{I}_{1}{U}_{2}-{U}_{1}{I}_{2}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$，內(nèi)阻r的表達(dá)式$\frac{{U}_{2}-{U}_{1}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$
④該實(shí)驗(yàn)中E_測(cè)等于E_真（選填“大于”、“小于”或“等于”），r_測(cè)等于r_真（選填“大于”、“小于”或“等于”）

Answer 1

分析 本題是比較創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)，是屬于研究性學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)，是在常規(guī)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的改進(jìn)，主要考查的是測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻、測(cè)金屬電阻率的實(shí)驗(yàn)原理及誤差的消除方法．
根據(jù)閉合電路歐姆定律列式求解電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻．

解答 解：（1）閉合開關(guān)S₁、S₂，調(diào)節(jié)R和R′使得靈敏電流計(jì)G的示數(shù)為零，則說明A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)φ_A、φ_B的關(guān)系是φ_A 等于φ_B，讀出電流表和電壓表的示數(shù)I₁和U₁，電流表測(cè)量的是干路上的電流，故I₁ 等于通過電源E的電流．U₁為電源E兩端的電壓；
（2）由閉合電路歐姆定律可知：
③E=U₁+I₁r；
E=U₂+I₂r
聯(lián)立解得：
E=$\frac{{I}_{1}{U}_{2}-{U}_{1}{I}_{2}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$；r=$\frac{{U}_{2}-{U}_{1}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$
④因本實(shí)驗(yàn)中所用的電流和電壓均是我們需要干路電流及路端電壓；故測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻都是準(zhǔn)確的；
故答案為：（1）等于，等于，等于；（3）$\frac{{I}_{1}{U}_{2}-{U}_{1}{I}_{2}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$，$\frac{{U}_{2}-{U}_{1}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$；（3）等于，等于．

點(diǎn)評(píng) 電學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)有創(chuàng)新，要求考生對(duì)電學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本知識(shí)很熟練而且能夠靈活應(yīng)用．該題關(guān)鍵在于明確電路結(jié)構(gòu)．