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某同学设计了一个如图5-3-7所示的实验电路,用以测定电源电动势和内阻,使用的实验器材为:待测干电池组(电动势约3 V)、电流表(量程0.6 A,内阻小于1 Ω)、电阻箱(0—99.99 Ω)、滑动变阻器(0—10 Ω)、单刀双掷开关、单刀单掷开关各一个及导线若干.考虑到干电池的内阻较小,电流表的内阻不能忽略.

图5-3-7

(1)该同学按图5-3-7连线,通过控制开关状态,测得电流表内阻约为0.20 Ω.试分析该测量产生误差的原因是________________________________.

(2)简要写出利用图5-3-7所示电路测量电源电动势和内阻的实验步骤:

①__________________________________________________________________;

②__________________________________________________________________.

(3)图5-3-8是由实验数据绘出的

-R图象,由此求出待测干电池组的电动势E=__________V、内阻r=__________Ω.(计算结果保留三位有效数字)

图5-3-8

答案

解析:(1)通过控制开关状态,用半偏法测电流表内阻即闭合K,调节P,使电表示数满偏;再闭合SC,保持P的位置不变,调节R,使电表示数半偏,此时电阻箱阻值等于电表内阻,产生误差的原因是闭合SC,调节R时,干路电流才能保持不变,而是增大了.只有在RP>>R时,干路电流才认为不变.二是电阻箱的阻值不能连续调节,导致电表不恰好半偏.

(2)与教材上实验对此可知,若采用滑动变阻器,则须有电压表才能完成实验.考虑到电阻箱、电流表的阻值可知,其与电流的积表示两端的电压,根据欧姆定律E=I(R+r)知,若测得两次I、R,则E、r可求.

(3)由闭合电路欧姆定律可得E=I(R+RA+r),即,由上式可知图线的斜率是电动势的倒数,图线在纵轴上的截距是,由此可得E==2.86 V,=0.9,r=2.37 Ω.

答案:(1)满偏时滑动变阻器阻值与电流表阻值之比偏低;电阻的阻值不能连续调节.

(2)①断开K,将R旋至最大值,S掷向D;②调小R直到电流表指针有足够偏转,改变R值测出几组I随R变化的数据.

(3)E=2.86 V(2.76—2.96 V均给分)

r=2.37 Ω

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