Question

某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)如圖5-3-7所示的實(shí)驗(yàn)電路，用以測定電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻，使用的實(shí)驗(yàn)器材為：待測干電池組（電動(dòng)勢約3 V）、電流表（量程0.6 A，內(nèi)阻小于1 Ω）、電阻箱（0—99.99 Ω）、滑動(dòng)變阻器（0—10 Ω）、單刀雙擲開關(guān)、單刀單擲開關(guān)各一個(gè)及導(dǎo)線若干.考慮到干電池的內(nèi)阻較小，電流表的內(nèi)阻不能忽略.

圖5-3-7

（1）該同學(xué)按圖5-3-7連線，通過控制開關(guān)狀態(tài)，測得電流表內(nèi)阻約為0.20 Ω.試分析該測量產(chǎn)生誤差的原因是________________________________.

（2）簡要寫出利用圖5-3-7所示電路測量電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)步驟：

①__________________________________________________________________；

②__________________________________________________________________.

（3）圖5-3-8是由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出的-R圖象，由此求出待測干電池組的電動(dòng)勢E=__________V、內(nèi)阻r=__________Ω.（計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字）

圖5-3-8

Answer 1

解析：（1）通過控制開關(guān)狀態(tài)，用半偏法測電流表內(nèi)阻即閉合K，調(diào)節(jié)P，使電表示數(shù)滿偏；再閉合SC，保持P的位置不變，調(diào)節(jié)R，使電表示數(shù)半偏，此時(shí)電阻箱阻值等于電表內(nèi)阻，產(chǎn)生誤差的原因是閉合SC，調(diào)節(jié)R時(shí)，干路電流才能保持不變，而是增大了.只有在R_P＞＞R時(shí)，干路電流才認(rèn)為不變.二是電阻箱的阻值不能連續(xù)調(diào)節(jié)，導(dǎo)致電表不恰好半偏.

（2）與教材上實(shí)驗(yàn)對此可知，若采用滑動(dòng)變阻器，則須有電壓表才能完成實(shí)驗(yàn).考慮到電阻箱、電流表的阻值可知，其與電流的積表示兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律E=I（R+r）知，若測得兩次I、R，則E、r可求.

（3）由閉合電路歐姆定律可得E=I（R+R_A+r），即，由上式可知圖線的斜率是電動(dòng)勢的倒數(shù)，圖線在縱軸上的截距是，由此可得E==2.86 V，=0.9，r=2.37 Ω.

答案：（1）滿偏時(shí)滑動(dòng)變阻器阻值與電流表阻值之比偏低；電阻的阻值不能連續(xù)調(diào)節(jié).

（2）①斷開K，將R旋至最大值，S擲向D；②調(diào)小R直到電流表指針有足夠偏轉(zhuǎn)，改變R值測出幾組I隨R變化的數(shù)據(jù).

（3）E=2.86 V(2.76—2.96 V均給分)

r=2.37 Ω