Question

1．利用所学物理知识解答问题：
（1）多用电表是实验室和生产实际中常用的仪器．使用多用电表进行了两次测量，指针所指的位置分别如图甲中a、b所示．若选择开关处在“×10Ω”的欧姆挡时指针位于a，则被测电阻的阻值是500Ω．若选择开关处在“直流电压2.5V”挡时指针位于b，则被测电压是2.00V
 
（2）如图乙所示为一黑箱装置，盒内有电源、电阻等元件，a、b为黑箱的两个输出端．
①为了探测黑箱，某同学进行了以下几步测量：
A．用多用电表的欧姆挡测量a、b间的电阻；
B．用多用电表的电压挡测量a、b间的输出电压；
C．用多用电表的电流挡测量a、b间的输出电流．
你认为以上测量中不妥的有：AC（填序号）．
②含有电源的黑箱相当于一个“等效电源”，a、b是等效电源的两极．为了测定这个等效电源的电动势和内阻，该同学设计了如图丙所示的电路，调节变阻器的阻值，记录下电压表和电流表的示数，并在方格纸上建立了U-I坐标，根据实验数据画出了坐标点，如图丁所示．请你做进一步处理，并由图求出等效电源的电动势
E=1.45V，内阻r=0.73Ω．
③由于电压表和电流表的内阻会产生系统误差，则采用此测量电路所测得的电动势与实际值相比偏小，测得的内阻与实际值相比偏小（选填“偏大”“偏小”或“相同”）．

Answer 1

分析 （1）欧姆表指针示数与挡位的乘积是欧姆表示数；根据电压表量程，由图示表盘确定其分度值，读出其示数．
（2）多用电表不能用电阻挡直接测含源电路的电阻，用多用电表的电流档测量a、b间可能会造成短路．
采用描点法作图，由图可知，图象由纵坐标的交点为电动势；由图象与横坐标的交点利用闭合电路欧姆定律可求得内电阻．
电压表测量为电源的输出电压，电压表示数没有误差，但电流表测量的却是外电路中一部分电路中的电流，故可知误差来自于电压表的分流．

解答 解：（1）择开关处在“×10Ω”的电阻档时指针位于a，由图示表盘读数是50Ω，被测电阻的阻值是50×10Ω=500Ω．
选择开关处在“直流电压2.5V”档时指针位于b，由图示表盘可知，其分度值为0.05V，被测电压是2.00V；
（2）①因为黑箱中可能含有电源，不能用电阻档直接测量含源电路的电阻．用电流档测量a、b间的输出电流，可能会造成短路．所以测量中不妥的是AC．
②作出U-I图线，图线的纵轴截距表示电动势，所以E=1.45V，图线的斜率绝对值表示内阻，则r=$\frac{1.45-1.00}{0.60}$=0.73Ω．
③该实验的系统误差主要是由电压表的分流，导致电流表测量的电流小于通过电源的真实电流；
利用等效电源分析，即可将电压表等效为电源内阻，测实验中测出的电动势应为等效电阻输出的电压，
由图可知，输出电压小于电源的电动势；故可知电动势的测量值小于真实值；测实验中测出的内阻应为实际电源内阻和电压表内阻并联的等效电阻，所以测得的内阻与实际值相比偏小．
故答案为：（1）500；2.00；（2）①AC；②1.45（±0.02）；0.73（±0.02）；③偏小；偏小．

点评 （1）本题考查了多用电表读数，对多用电表读数时，要先根据选择开关的位置确定其所测量的量与量程，然后根据表盘进行读数，对多用电表读数时视线要与电表刻度线垂直．
（2）本题考查测量电动势和内电阻实验的数据的处理，要求能正确分析误差的来源，并能用图象法求出电势和内电阻．