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(2011?湖北二模)现要测量某电源的电动势和内阻,备有以下器材:
电源E (电动势小于3V,内阻小于1Ω,最大允许电流1A)
电压表V (量程3V的理想电压表)
电阻箱R (调节范围0-99.99Ω)
定值电阻R0 (阻值等于2.00Ω)
导线若干,电键S一个
(1)将图(1)所示的实物连接成实验电路;
(2)关于定值电阻所起的作用,以下分析正确的是
AC
AC

A、可防止调节电阻箱时电阻取值过小甚至短路,从而对电源起到保护作用
B、可防止流过电压表的电流过大而烧坏电压表
C、可使调节电阻箱时电压表读数变化范围更大,从而减小实验误差
D、避免因电阻箱调节范围太小,可以增大电路中外电路可取的电阻最大值
(3)闭合开关,调节电阻箱的阻值R,读出电压表相应的示数U,如图(2)所示.为了比较准确方便的得出实验结论,现用作图法处理数据,图线纵坐标表示电压表读数U,则图线的横坐标应选用
C
C

A、R  B、
1
R
   C、
U
R
   D、
R
U

(4)根据上表数据以及第三问中选取的横坐标,某同学选取合适的标度作出了图(3)中所示的图线(其中横轴的物理含义和标度未标出),则由图线可知:E=
2.00
2.00
V;r=
0.33
0.33
Ω(保留到小数点后两位)
分析:(1)本实验由电压表和电阻箱测量电动势和内电阻,故将电阻箱串联在电源两端,电压表并联在电源两端;
(2)定值电阻在电路中可以作为内电阻处理,可以增大内电阻;使电压表的示数范围更广;同时还要以起到保护作用;
(3)由闭合电路欧姆定律可得出表达式,为了更容易得出结果,应让图象为直线,由数学关系可得出横坐标;
(4)根据数学公式及图象,可得出图象的截距及斜率的含义;即可求出电动势和内电阻
解答:解:(1)电压表为理想电压表,故不能串联在外电路,只能与电阻并联.而电阻箱与定值电阻若并联,则电路中电阻将小于3Ω,而导致电流超过电源允许的1A的电流,因此电路设计为电阻箱与电阻串联在外电路.考虑到电源的内阻较小,如果将电压表直接接在电源两端,则调节电阻箱时,电压表的示数变化范围较小,因此将电压表与电阻箱并联,电路实物连线如图所示.
(2)定值电阻的作用可等效“塞”到电源内部,增大电源内阻,从而外电路调节时,电压表的示数调节范围更大,同时起到当电阻箱电阻调节过小时保护电源,控制电路的最大电流,故A、C正确,电压表的量程大于电源的电动势,故B错误;电阻箱的调节范围完全可以控制整个电路,故电阻箱的调节范围不存在过小的现象,D错误.
(3)由闭合电路的欧姆定律可得:U=E-
U
R
(R0+r),即纵坐标为U时,要求能直观反映变量之间的关系,图线应该为直线,横坐标必须为
U
R
,C正确;
(4)由图可知纵轴截距为2.00V,即E=2.00V,由表格数据结合图象可知,当U=1.57V时,
U
R
≈0.196A,从横轴的三根粗线可看出,当U=1.30V时,横坐标截距为0.30A,故图线的斜率的绝对值为R0+r=
2.00-1.30
0.30
Ω≈2.33Ω,故r≈0.33Ω.
故答案为:(1)如图
(2)AC
(3)C
(4)2.00; 0.33.
点评:本题中考查测量电动势和内电阻的实验中原理及数据分析,注意在数据处理中应注意根据公式得出直线进行处理.
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