Question

在做“用電流表和電壓表測電池的電動勢E（約3V）和內電阻r”的實驗時，部分器材參數如下：電壓表（量程3V），電流表（量程0.6A），定值電阻R（阻值為3Ω），滑動變阻器R（阻值約30Ω）．
（1）小紅按如圖1所示的電路圖連接實物電路，在電路連接正確的情況下，當她閉合開關時發現電壓表有示數，電流表沒有示數，反復檢查后發現電路連接完好，估計是某一元件斷路，因此她拿來多用電表檢查故障．她的操作如下：
a．斷開電源開關S；
b．將多用表選擇開關置于×1Ω檔，調零后，紅黑表筆分別接R兩端，讀數為30Ω
c．將多用表選擇開關置于×100Ω檔，調零后，將紅黑表筆分別接電壓表兩端，發現指針讀數如圖3所示，則所測阻值為______Ω，然后又將兩表筆接電流表兩端，發現指針位置幾乎不變．由以上操作可判斷發生斷路故障的元件是______  （填元件名稱）
（2）她設計的實驗電路中定值電阻R的作用是（說出一條理由即可）______．
（3）請根據電路圖把實物圖沒完成的連線連接好．
（4）在更換規格相同的元件后，她改變滑動變阻器的阻值，測出了6組對應的數據并在圖象上描點如圖所示，請在圖4中繼續完成圖象；并根據圖象可得該電池的電動勢E=______ V，電池內阻r=______Ω（小數點后保留兩位數字）．
（5）用此電路測量電池的電動勢和內電阻，產生誤差的原因是______；測出的電動勢E與真實值相比偏（選填“大”或“小”）______；

Answer 1

【答案】分析：由指針的指示讀出示數，再將示數與所選檔位相乘即為所測量的阻值；歐姆表測量時若指針不動，則說明所接部分出現了斷路；
定值電阻R的作用是增大電源等效內阻，使調節時兩電表示數變化明顯或保護電源． 
圖象與縱坐標的交點為電源的電動勢；圖象的斜率表示電源內阻與R的總電阻．
解答：解：（1））c由圖可知，指針示數為20，所選檔位為×100Ω檔，故讀數為2.2×10³Ω；
因電路已斷開，歐姆表所測部分即為兩表筆所接中間部位，接電流表時指針不動，即說明此處電阻無窮大，電路斷開；故發生斷路的是電流表．
（2）定值電阻R的作用是增大電源等效內阻，使調節時兩電表示數變化明顯或保護電源． 
（3）實物圖：

（4）

根據U-I圖象得：當電流I=0時，U=3.00V，所以電池的電動勢E=3.00V，
通過U-I圖象求出該直線的斜率為3.60，也就是r+R=3.60Ω，
所以電池內阻r=0.60Ω．
（5）本實驗中由于電壓表的分流，使電流測量值小于真實值，而電壓表示數是準確的，當電路短路時，電壓表的分流可以忽略不計，故短路電流為準確的，則圖象應以短流電流向左下移動，故圖象與縱坐標的交點減小，圖象的斜率減小，故電動勢減小，
故答案為：（1）2.2×10³      電流表       
（2）增大電源等效內阻，使調節時兩電表示數變化明顯或保護電源．             
（3）實物電路聯接如圖所示．    
（4）3.00V，0.60Ω
（5）電壓表的分流作用，偏小
點評：本題要注意電流表及電壓表的接法，此種接法下，應將電流表等效為電源的內電阻進行處理．計算過程中要注意有效數字的保留．
實物連接時要注意電源的正負極和滑動變阻器的連接．