(2011?湖北二模)現(xiàn)要測量某電源的電動勢和內(nèi)阻,備有以下器材:
電源E (電動勢小于3V,內(nèi)阻小于1Ω,最大允許電流1A)
電壓表V (量程3V的理想電壓表)
電阻箱R (調(diào)節(jié)范圍0-99.99Ω)
定值電阻R0 (阻值等于2.00Ω)
導線若干,電鍵S一個
(1)將圖(1)所示的實物連接成實驗電路;
(2)關于定值電阻所起的作用,以下分析正確的是
AC
AC

A、可防止調(diào)節(jié)電阻箱時電阻取值過小甚至短路,從而對電源起到保護作用
B、可防止流過電壓表的電流過大而燒壞電壓表
C、可使調(diào)節(jié)電阻箱時電壓表讀數(shù)變化范圍更大,從而減小實驗誤差
D、避免因電阻箱調(diào)節(jié)范圍太小,可以增大電路中外電路可取的電阻最大值
(3)閉合開關,調(diào)節(jié)電阻箱的阻值R,讀出電壓表相應的示數(shù)U,如圖(2)所示.為了比較準確方便的得出實驗結論,現(xiàn)用作圖法處理數(shù)據(jù),圖線縱坐標表示電壓表讀數(shù)U,則圖線的橫坐標應選用
C
C

A、R  B、
1
R
   C、
U
R
   D、
R
U

(4)根據(jù)上表數(shù)據(jù)以及第三問中選取的橫坐標,某同學選取合適的標度作出了圖(3)中所示的圖線(其中橫軸的物理含義和標度未標出),則由圖線可知:E=
2.00
2.00
V;r=
0.33
0.33
Ω(保留到小數(shù)點后兩位)
分析:(1)本實驗由電壓表和電阻箱測量電動勢和內(nèi)電阻,故將電阻箱串聯(lián)在電源兩端,電壓表并聯(lián)在電源兩端;
(2)定值電阻在電路中可以作為內(nèi)電阻處理,可以增大內(nèi)電阻;使電壓表的示數(shù)范圍更廣;同時還要以起到保護作用;
(3)由閉合電路歐姆定律可得出表達式,為了更容易得出結果,應讓圖象為直線,由數(shù)學關系可得出橫坐標;
(4)根據(jù)數(shù)學公式及圖象,可得出圖象的截距及斜率的含義;即可求出電動勢和內(nèi)電阻
解答:解:(1)電壓表為理想電壓表,故不能串聯(lián)在外電路,只能與電阻并聯(lián).而電阻箱與定值電阻若并聯(lián),則電路中電阻將小于3Ω,而導致電流超過電源允許的1A的電流,因此電路設計為電阻箱與電阻串聯(lián)在外電路.考慮到電源的內(nèi)阻較小,如果將電壓表直接接在電源兩端,則調(diào)節(jié)電阻箱時,電壓表的示數(shù)變化范圍較小,因此將電壓表與電阻箱并聯(lián),電路實物連線如圖所示.
(2)定值電阻的作用可等效“塞”到電源內(nèi)部,增大電源內(nèi)阻,從而外電路調(diào)節(jié)時,電壓表的示數(shù)調(diào)節(jié)范圍更大,同時起到當電阻箱電阻調(diào)節(jié)過小時保護電源,控制電路的最大電流,故A、C正確,電壓表的量程大于電源的電動勢,故B錯誤;電阻箱的調(diào)節(jié)范圍完全可以控制整個電路,故電阻箱的調(diào)節(jié)范圍不存在過小的現(xiàn)象,D錯誤.
(3)由閉合電路的歐姆定律可得:U=E-
U
R
(R0+r),即縱坐標為U時,要求能直觀反映變量之間的關系,圖線應該為直線,橫坐標必須為
U
R
,C正確;
(4)由圖可知縱軸截距為2.00V,即E=2.00V,由表格數(shù)據(jù)結合圖象可知,當U=1.57V時,
U
R
≈0.196A,從橫軸的三根粗線可看出,當U=1.30V時,橫坐標截距為0.30A,故圖線的斜率的絕對值為R0+r=
2.00-1.30
0.30
Ω≈2.33Ω,故r≈0.33Ω.
故答案為:(1)如圖
(2)AC
(3)C
(4)2.00; 0.33.
點評:本題中考查測量電動勢和內(nèi)電阻的實驗中原理及數(shù)據(jù)分析,注意在數(shù)據(jù)處理中應注意根據(jù)公式得出直線進行處理.
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