Question

在实验室测量两个直流电源的电动势和内电阻．电源甲的电动势大约为4.5V，内阻大约为1.5Ω；电源乙的电动势大约为1.5V，内阻大约为1Ω．由于实验室条件有限，除了导线、开关外，实验室还能提供如下器材：
A．量程为3V的电压表V
B．量程为0.6A的电流表A₁
C．量程为3A的电流表A₂
D．阻值为4.0Ω的定值电阻R₁
E．阻值为100Ω的定值电阻R₂
F．最大阻值为10Ω的滑动变阻器R₃
G．最大阻值为100Ω的滑动变阻器R₄
（1）选择电压表、电流表、定值电阻、滑动变阻器等器材，采用图1所示电路测量电源甲的电动势和内电阻．
①定值电阻应该选择

 

（填D或者E）；电流表应该选择

 

（填B或者C）；滑动变阻器应该选择

 

（填F或者G）．
②分别以电流表的示数I和电压表的示数U为横坐标和纵坐标，计算机拟合得到如图2所示U-I图象，U和I的单位分别为V和A，拟合公式为U=-5.6I+4.4．则电源甲的电动势E=

 

V；内阻r=

 

Ω（保留两位有效数字）．

③在测量电源甲的电动势和内电阻的实验中，产生系统误差的主要原因是

 

A．电压表的分流作用
B．电压表的分压作用
C．电流表的分压作用
D．电流表的分流作用
E．定值电阻的分压作用
（2）为了简便快捷地测量电源乙的电动势和内电阻，选择电压表、定值电阻等器材，采用图3所示电路．
①定值电阻应该选择

 

（填D或者E）．
②实验中，首先将K₁闭合，K₂断开，电压表示数为1.48V．然后将K₁、K₂均闭合，电压表示数为1.23V．则电源乙电动势E=

 

V；内阻r=

 

Ω（小数点后保留两位小数）．

Answer 1

分析：（1）①根据安全性原则、准确性原则、与方便操作性原则选择实验器材；
②电路断路时的路端电压是电源电动势，短路电阻为电源内阻，根据表达式求出电动势与内阻；
③根据电路图分析系统误差原因．
（2）用图3所示电路测电动势与内阻，为减小实验误差，定值电阻阻值应小一点；根据实验步骤及欧姆定律求出电动势与内阻．

解答：解：（1）①测电动势是1.5V，内阻为1Ω的电源电动势与内阻实验时，短路电流为1.5A，如果用量程为3A电流表，则读数误差太大，因此电流表应选B；
电流表选B，测电动势为4.5V电源电动势与内阻实验时，电路最小电阻为R=

E

I

=

4.5

0.6

=7.5Ω，考虑电源内阻、滑动变阻器电阻，因此定值电阻应选D；
为方便实验操作，滑动变阻器应选F．
②由表达式U=-5.6I+4.4可知，电源电动势为：E=4.4V，内阻为：r=

5.6

4.4

≈1.3Ω；
③由电路图可知，电压表的分流作用会造成实验误差，故选A．
（2）①用图3所示电路测电动势与内阻，定值电阻适当小一点，实验误差小，因此定值电阻应该选择D．
②由电路图可知，K₁闭合，K₂断开，电压表示数为电源电动势，电压表示数为1.48V，则电源乙电动势为：E=1.48V；
K₁、K₂均闭合，电压表示数为1.23V，电压表测路端电压，此时电路电流为：I=

U′

R1

=

1.23

4

=0.3075A，
电源内阻为：r=

E-U′

I

=

1.48-1.23

0.3075

≈0.81Ω；
故答案为：（1）①D、B、F；②4.4；1.3；（2）①A；②1.48；0.81．

点评：本题考查了实验器材的选择，实验数据处理，要正确实验器材的选取原则，理解实验原理是正确解题的关键．