Question

5．在测定一节干电池电动势和内电阻的分组实验中，实验1组的同学利用图甲所示电路，选用下列器材进行了规范的实验操作．
A．干电池（内电阻小于1.0Ω）
B．电流表（量程0～0.6A，内阻r_A=1Ω）
C．电压表（量程0～3V，内阻约20kΩ）
D．滑动变阻器（0～20Ω，允许最大电流2A）
E．开关、导线若干
把得到的数据记录后用“○”在图乙所示的“U-I”图象中进行描点．在小组互评环节，实验2组的同学在实验器材没有变化的情况下对1组的实验方案进行了改进后再次进行了实验，并把实验数据用“×”也描在图乙所示的“U-I”图象中．请完成以下对1组实验方案的评价及改进．

（1）从实验原理上来看，用图甲电路进行实验，误差主要来自：电压表的分流．
（2）从所得实验数据来看，不足之处是：路端电压的变化范围太小．
（3）在如图丙中画出改进的方案电路图．
（4）根据改进后所得的实验数据作出图线，由图线得到：E=1.50 V；r=0.53Ω．（保留两位小数）．

Answer 1

分析 （1）分析电路结构，根据电流分析误差原因；
（2）根据实验数据可分析实验数据，明确实验的不足之处；
（3）根据实验误差可明确如何改进电路图；
（4）由闭合电路欧姆定律可得出对应的图象，再根据图象分析电动势和内电阻．

解答 解：（1）由甲图可知，电路采用相对电源的外接法，故误差来自于电压表的分流使电流表读数偏小；
（2）由图中数据可知，路端电压变化范围太小，导致误差过大；
（3）为了使路端电压变化较大，可以将已知内阻的电流表与电源相连，采用相对于电源的电流表内接法；故如图所示；
（4）由闭合电路欧姆定律可知：E=U+I（r+R_A）
故图象与纵轴的交点为电源的电动势，故E=1.50V，内阻r=$\frac{1.5-0.7}{0.52}$-R_A=0.53Ω；
故答案为：（1）电压表的分流
（2）路端电压的变化范围太小
（3）如图：
（4）如图所示；1.50；0.53．

点评 在应用图象法处理实验数据求电源电动势与内阻时，要根据实验电路与实验原理求出图象的函数表达式，然后求出电源电动势与内阻．