Question

某同学要测量一节干电池的电动势和内电阻．

①实验室除提供开关S和导线外，有以下器材可供选择：电压表：V（量程 3V，内阻R_v约为10kΩ）

电流表：G（量程3mA，内阻R_g=100Ω）

电流表：A（量程3A，内阻约为0.5Ω）

滑动变阻器：R（阻值范围0~10Ω，额定电流2A）

定值电阻：R₀=0.5Ω

该同学依据器材画出了如图甲所示的原理图，他没有选用电流表A的原因是_____________．

②该同学将电流表G与定值电阻R₀并联，实际上是进行了电表的改装，则他改装后的电流表对应的量程是______A．

③该同学利用上述实验原理图测得数据，以电流表G读数为横坐标，以电压表V读数为纵坐标绘出了如图乙所示的图线，根据图线可求出电源的电动势 E=______V（结果保留三位有效数字），电源的内阻 r=_____Ω（结果保留两位有效数字）．

④由于电压表内阻电阻对电路造成影响，本实验电路测量结果电动势E________，内阻r_______（选填“偏大”、“不变”或“偏小”）

Answer

量程与被测电流值相比较太大0.6031.480.84偏小偏小

【解析】试题分析：根据干电池的电动势和滑动变阻器R1，可估算出电路中电流最小值，没有选用电流表A的原因是量程太大；根据并联电路的特点求解改装后的电流表对应的量程；根据电流表G读数与改装后电流表读数的关系，由闭合电路欧姆定律求出电源的电动势和内阻；利用“等效电源法”进行误差分析．

①一节干电池的电动势约 E=1.5V，为方便实验操作，滑动变阻器应选 R1，它的阻值范围是0-10Ω，电路中最小电流约，电流表A的量程是3A，0.15A不到该量程的三分之一，流表量程太大，因此不能用电流表A．

②改装后电流表量程：;

③由上可知，改装后电流表的量程是电流表G量程的 200 倍，图象的纵截距b等于电源的电动势，由图读出电源的电动势为：E=1.48V．

图线的斜率大小k=r，由数学知识知：，则电源的内阻为：r=k=0.84Ω，

④可用“等效电源法”分析误差大小：可以把电源与电压表看做一等效电源，则电动势测量值等于外电路断开时“等效电源”两极间的电压，由于电压表不是理想电表，所以有电流通过“电源”，因而路端电压要小于电动势，所以电动势测量值小于真实值即偏小；同理，此电路测得的内电阻是“等效电源”的内阻，即电压表与电池内阻的并联电阻，所以测得的内阻也小于真实值．