2.某課外小組的三位同學(xué)想要測量以下三種電池的電動勢和內(nèi)電阻:
Ⅰ.R20(1號)干電池:電動勢約為1.5V
Ⅱ.R6(5號)干電池:電動勢約為1.5V
Ⅲ.某種鋰電池:電動勢約為20V
他們可選擇的部分器材有:
A.電壓表(量程3V時(shí)內(nèi)阻約3kΩ;量程15V時(shí)內(nèi)阻約15kΩ)
B.電阻箱(阻值范圍0~999Ω)
C.電阻箱(阻值范圍0~99999Ω)Ω
D.滑動變阻器(阻值0~50Ω,額定電流1.5A)
E.滑動變阻器(阻值0~2kΩ,額定電流0.5A)
F.電流表(量程為0.6A,內(nèi)阻約0.125Ω)
為完成測量,三位同學(xué)進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn):

①甲同學(xué)將一節(jié)1號干電池直接接在量程為3V的電壓表兩端(如圖甲所示),將此時(shí)電壓表的示數(shù)作為電池電動勢的測量值.以下對這種測量方法的誤差分析正確的是B
A.這種測量方法得到的電動勢的測量值比真實(shí)值大
B.這種測量方法造成誤差的原因是測量時(shí)電路中有微小電流
C.因?yàn)椤皵嗦窌r(shí)路端電壓等于電源電動勢”,所以這種測量方法的系統(tǒng)誤差為零
②乙同學(xué)將一節(jié)5號干電池接入圖乙所示電路中,為完成該實(shí)驗(yàn),電壓表應(yīng)選擇的量程是0-3V;滑動變阻器應(yīng)選擇D(選填相應(yīng)器材前的字母).
③乙同學(xué)根據(jù)測量數(shù)據(jù)畫出U-I的圖象如圖丙所示(圖中只畫了坐標(biāo)紙的大格),關(guān)于此圖象的下列說法中正確的是ABD
A.此圖線在橫軸上的截距表示電池被短路時(shí)的短路電流
B.為減小誤差,可以將原坐標(biāo)紙上兩坐標(biāo)軸交點(diǎn)處的縱坐標(biāo)取為1.0V,使每小格代表的電壓值變小,從而放大縱軸的標(biāo)度
C.縱軸的標(biāo)度放大后,圖線在橫軸上的截距仍表示電池被短路時(shí)的短路電流
D.縱軸的標(biāo)度放大后,電池的內(nèi)阻仍等于圖線斜率的絕對值
④丙同學(xué)為了測量鋰電池的電動勢,想給量程是15V的電壓表串聯(lián)一個定值電阻(用電阻箱代替),改裝成量程是25V的電壓表,實(shí)驗(yàn)電路如圖丁所示,請將以下電壓表改裝過程的主要實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整:
A.閉合開關(guān)前將滑動變阻器的滑片移至a端(選填“a”或“b”),并把電阻箱阻值調(diào)到零a b
B.閉合開關(guān)后調(diào)節(jié)滑動變阻器使電壓表示數(shù)為10V
C.保持滑動變阻器的滑片位置不變,調(diào)節(jié)電阻箱使電壓表示數(shù)為6V
D.不改變電阻箱的阻值,保持電阻箱與量程為15V的電壓表串聯(lián),撤去其它線路就得到量程為的25V電壓表
⑤丙同學(xué)的上述操作步驟中,電阻箱應(yīng)選C,滑動變阻器應(yīng)選D(選填相應(yīng)器材前的字母)

分析 (1)根據(jù)電動勢的測量的方法,結(jié)合閉合電路的歐姆定律即可判定正確的選項(xiàng);
(2)根據(jù)5號干電池的電動勢的特點(diǎn),選擇合適的電壓表和滑動變阻器.
(3)根據(jù)測量電池的電動勢與內(nèi)電阻的數(shù)據(jù)處理的方法,判定個選項(xiàng)是否正確;
(4)把15V的直流電壓表接一固定電阻(用電阻箱代替),改裝為量程為25V的電壓表時(shí),將直流電壓表與電阻箱串聯(lián),整個作為電壓表,據(jù)題分析,電阻箱阻值調(diào)到零,電壓表讀數(shù)為10V,則知把電阻箱阻值調(diào)到適當(dāng)值,使電壓表讀數(shù)為6V.
(5)根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn),可確定出電阻箱的電阻與電壓表內(nèi)阻的關(guān)系,選擇電阻箱的規(guī)格.

解答 解:(1)根據(jù)電動勢的測量的方法可知,用電壓表直接測量電源的電動勢時(shí),測量時(shí)電路中有微小電流,根據(jù)閉合電路的歐姆定律可知,這種測量方法得到的電動勢的測量值比真實(shí)值小.故AC錯誤,B正確.
故選:B
(2)根據(jù)5號干電池的電動勢是1.5V,所以電壓表的量程要選擇0-3V的量程.
同時(shí)由于5號干電池的電動勢比較小,所以選擇的滑動變阻器的最大電阻值不能太大,所以宜選擇50歐姆的滑動變阻器.
(3)A、根據(jù)閉合電路的歐姆定律可知,電路中的電流為I,則:E=U+Ir
當(dāng)路端電壓為0時(shí),電路中的電流:$I=\frac{E}{r}$,此圖線在橫軸上的截距表示電池被短路時(shí)的短路電流.故A正確.
B、在該實(shí)驗(yàn)的過程中,由于放電電流不能太大,所以路端電壓的測量值比較大,為減小誤差,可以將原坐標(biāo)紙上兩坐標(biāo)軸交點(diǎn)處的縱坐標(biāo)取為1.0V,使每小格代表的電壓值變小,從而放大縱軸的標(biāo)度,故B正確;
C、縱軸的標(biāo)度放大后,圖線在橫軸上的截距對應(yīng)的路端電壓大于0,所以不再表示電池被短路時(shí)的短路電流.故C錯誤;
D、縱軸的標(biāo)度放大后,圖線斜率的絕對值:$k=\frac{△U}{△I}=\frac{E}{{I}_{短}}$=r,仍然等于電池的內(nèi)阻.故D正確.
故選:ABD
(4)把15V的直流電壓表接一固定電阻(用電阻箱代替),改裝為量程為25V的電壓表時(shí),將直流電壓表與電阻箱串聯(lián),整個作為電壓表,據(jù)題分析,電阻箱阻值調(diào)到零,電壓表讀數(shù)為10V;以下的主要步驟中:
A.閉合開關(guān)前測量電路中的電壓值要保持最小,所以需要將將滑動變阻器的滑片移至 a端,并把電阻箱阻值調(diào)到零;
B.閉合開關(guān)后調(diào)節(jié)滑動變阻器使電壓表示數(shù)為10V;
C.把15V的直流電壓表,改裝為量程為25V的電壓表時(shí),滿偏時(shí)的電壓從15V擴(kuò)大為25V,量程擴(kuò)大為:$\frac{25}{15}=\frac{5}{3}$倍,則10V的實(shí)際電壓,在電壓表上的讀數(shù)為:
$U=\frac{3}{5}U′=\frac{3}{5}×10=6$V,所以需要保持滑動變阻器的滑片位置不變,調(diào)節(jié)電阻箱使電壓表示數(shù)為 6 V
D.不改變電阻箱的阻值,保持電阻箱與量程為15V的電壓表串聯(lián),撤去其它線路就得到量程為的25V電壓表
(5)當(dāng)電壓表滿偏時(shí),量程為15V,此時(shí)電阻箱上分擔(dān)的電壓為:25V-15V=10V,由歐姆定律可知:$\frac{{R}_{x}}{{R}_{V}}=\frac{{U}_{x}}{{U}_{v}}=\frac{10}{15}$
所以:${R}_{x}=\frac{10}{15}×{R}_{v}=\frac{10}{15}×15=10$kΩ,所以要選擇最大電阻值99999Ω的變阻箱C.
由于選擇使用分壓式電路,所以要選擇電阻值比較小的滑動變阻器D.
故答案為:①B;②0-3;D;③ABD;④a,6;⑤C,D.

點(diǎn)評 本題涉及電表的改裝,其原理是串聯(lián)電路的特點(diǎn).伏安法測量電源的電動勢和內(nèi)阻的原理是閉合電路歐姆定律,要注意路端電壓應(yīng)為改裝后電壓表的讀數(shù).

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