Question

2．某同学用如下器材来测定一节干电池的电动势和内电阻：
①干电池E（电动势约为1.5V、内阻小于1.0Ω）
②电压表V（0-3V、内阻月3KΩ）
③电流表A（0-0.6A、内阻约0.1Ω）
④滑动变阻器R₁（0-10Ω、10A）
⑤滑动变阻器R₂（0-1000Ω、1A）
⑥开关、导线若干
（1）该同学设计了如图甲所示的电路图，在闭合开关前应该把滑动变阻器滑片滑到a端（填“a”或“b”）；
（2）为了操作操作方便且能较准确地进行测量，其中应选用的滑动变阻器是R₁（填写字母代号）；
（3）图乙为该同学根据实验数据，绘出的U-I图线，由图线可求得被测电池的电动势E=1.47V，内电阻r=0.72Ω．（结果保留两位小数）
（4）由于电压表的分流作用，使测出的E_测与真实值比较：E_测＜E_真（填“＞”、“＜”或“=”）．

Answer 1

分析 （1）为保护电路，闭合开关前滑片应置于阻值最大处；
（2）为方便实验操作，应选择最大阻值较小的滑动变阻器；
（3）电源U-I图象与纵轴交点坐标值是电动势的测量值，图象斜率是电源内阻测量值．
（4）由电路图可知，电流表采用了内接法，由于电压表的分流产生了系统误差．

解答 解：（1）由图示电路图可知，滑动变阻器采用限流接法，为保护电路安全，在闭合开关前应该把滑动变阻器滑片滑到a端；
（2）为了操作操作方便且能较准确地进行测量，其中应选用的滑动变阻器是R₁；
（3）由图象可知，电动势测量值E_测=1.47V，电源内阻r=$\frac{△U}{△I}$=$\frac{1.47-1.00}{0.65}$≈0.72Ω；
（4）由图甲所示电路图可知，电流表采用了内接法，由于电压表的分流，使电流表所测电流小于流过电源的电流；
实验误差来源于电压表的分流，电动势和内阻测量值和真实值之间的关系为：E_测=$\frac{r{R}_{V}}{r+{R}_{V}}$E_真，r_测=$\frac{{{r}_{真}R}_{V}}{{R}_{V}+{r}_{真}}$，电源电动势与内阻测量值都小于真实值；
故答案为：（1）a；（2）R₁；（3）1.47；0.72；（4）＜．

点评 本题考查了实验注意事项、实验器材的选择、实验数据处理与实验误差分析，知道实验原理是解题的关键；电学实验产生的系统误差一般都来自电压表的分流和电流表的分压，正确分析误差是解答本题的关键，同时要结合数学知识理解图象斜率和截距的含义．