Question

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

Answer 1

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R_P＞＞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+R_A+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