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13.物理學(xué)習(xí)小組在測(cè)定某電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r時(shí),找來(lái)一段電阻率較大的粗細(xì)均勻的電阻絲ab替代滑動(dòng)變阻器,設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn),其中R0是阻值為2Ω的保護(hù)電阻,滑動(dòng)片P與電阻絲始終接觸良好.實(shí)驗(yàn)時(shí)閉合開(kāi)關(guān),調(diào)節(jié)P的位置,測(cè)得aP的長(zhǎng)度x和對(duì)應(yīng)的電壓U、電流I數(shù)據(jù),并分別繪制了如圖乙所示的U-I圖象和如圖丙所示的UI-x圖象.

(1)由圖乙可得電源的電動(dòng)勢(shì)E=3.00V;內(nèi)阻r=1.0Ω.
(2)根據(jù)測(cè)得的直徑可以算得電阻絲的橫截面積S=0.12×10-6m2,利用圖丙可求得電阻絲的電阻率ρ為1.3×10-6Ω•m,圖丙中圖象截距的物理意義是電流表內(nèi)阻為2.0Ω.(以上結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)
(3)此實(shí)驗(yàn)用了圖象法處理數(shù)據(jù)優(yōu)點(diǎn)是直觀,但是不能減少或者消除系統(tǒng)誤差(填“偶然誤差”或“系統(tǒng)誤差”).

分析 (1)應(yīng)用描點(diǎn)法作圖,根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),在坐標(biāo)系中描出對(duì)應(yīng)的點(diǎn),然后根據(jù)各點(diǎn)作出圖象;圖線與縱坐標(biāo)的交點(diǎn)就是電源的電動(dòng)勢(shì),根據(jù)公式r=UI可以求出內(nèi)阻;
(2)根據(jù)歐姆定律與電阻定律求出UI-x的函數(shù)表達(dá)式,然后根據(jù)圖象求出電阻率.
(3)根據(jù)圖象法的意義可明確能否消除的誤差;

解答 解:(1)圖線與縱坐標(biāo)的交點(diǎn)就是電源的電動(dòng)勢(shì),從圖上可得:E=3.00V.在圖象中找出兩個(gè)清晰的點(diǎn),
讀出對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù),然后根據(jù)公式:r=UI=1.0Ω;
(2)電阻絲電阻R=UIxS+RA,則UI=\frac{ρ}{S}x+RA\frac{U}{I}-x圖象的斜率k=\frac{ρ}{S}=\frac{8-2}{0.6}=10,
電阻率ρ=kS=10×3.14×(\frac{0.400×1{0}^{-3}}{2})^{2}≈1.3×10-6Ω•m;
\frac{U}{I}=\frac{ρ}{S}x+RA可知,函數(shù)\frac{U}{I}-x圖線縱截距為2.0Ω,它表示電流表的內(nèi)阻為2Ω;
 (3)圖象法可以減小因?yàn)樽x數(shù)帶來(lái)的偶然誤差,不能減小系統(tǒng)誤差;
故答案為:(1)3.00(2.99~3.02均可)     1.0(0.80~1.0均可)
(2)1.2×10-6電流表內(nèi)阻為2.0Ω   (3)系統(tǒng)誤差

點(diǎn)評(píng) 應(yīng)用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是常用的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法,要掌握描點(diǎn)法作圖的方法.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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