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17.欧姆表内部含有电源,某同学利用下列实验器材测量欧姆表内部电源的电动势和内阻,实验器材的规格如下:
电流表A1(量程为30mA,内阻r1约为50Ω)
电流表A2(量程为200μA,内阻r2为300Ω)
定值电阻R0(阻值为9700Ω)
滑动变阻器R(0~150Ω)
开关和若干导线
(1)使用上述实验器材,请设计本实验并完成下面图1虚线方框中的电路.

(2)将实验器材按(1)中的电路图连接,闭合开关,将滑动变阻器的触头滑至某一位置,读出电流表A1和A2的示数I1、I2.多次改变滑动触头的位置,得到多组实验数据,在如图2所示的坐标纸上作出I2-I1图线,根据图中信息可求得欧姆表内部电源的电动势为1.5V,内电阻为20Ω.(结果保留两位有效数字)
(3)如果多用表内的电池用旧,其电动势减小,内阻增大,但两表短接时仍能完成欧姆调零,用此表的欧姆档测导体的电阻时,其测量值大于真实值(填“大于”、“等于”或“小于”).

分析 (1)根据实验原理可得出对应的原理图,注意电表改装的应用;
(2)根据闭合电路欧姆定律可得出对应的表达式,再由图象可求得电动势和内电阻;
(3)根据多用电表的原理可知实验误差.

解答 解:①由于没有电压表,所以把电流表A2和定值电阻R0串联改装成电压表使用.
(2)E=I2(R0+r2)+(I1+I2)r
得:I2=$\frac{E}{{R}_{0}+{r}_{2}+r}$-$\frac{r}{{R}_{0}+{r}_{2}+r}$
由图示可知,电源电动势为:E=I1(Rl+RA1)=149×10-6×10000=1.49V,
电源内阻为:k=$\frac{△{I}_{1}({R}_{1}+{R}_{A1})}{△{I}_{2}}$=$\frac{(149-100)×1{0}^{-6}}{25×1{0}^{-3}}$≈2.0×10-3Ω;
由公式可得:k=$\frac{r}{{R}_{0}+{r}_{2}+r}$
解得:r=20Ω;
(3)红黑表笔短接时,示数为零(实际为满偏电流),电池电动势减小,必须减小欧姆档内阻才能达到满偏,而半偏时待测阻值等于欧姆档内阻,但刻度值仍为电动势减小前的内阻值,所以测量值偏大.
故答案为:①如图所示;(2)1.49,20;(3)大于;

点评 测定电动势和内阻的实验中要注意数据的处理时主要应用了图象法,在学习中要掌握读数及画图的能力,要结合公式理解图象中点、线、交点及截距的意义.

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