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资源介绍
2001~2021高中物理电学实验测电动势和内阻-电压表+电阻箱
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021年 全国乙卷（原全国1卷） 202102
23. 一实验小组利用图a所示的电路测量一电池的电动势E(约1.5 V)和内阻r(小于2 Ω)。图中电压表量程为1 V,内阻RV=380.0 Ω;定值电阻R0=20.0 Ω;电阻箱R,最大阻值为999.9 Ω;S为开关。按电路图连接电路。完成下列填空:
(1)为保护电压表,闭合开关前,电阻箱接入电路的电阻值可以选 Ω(选填“5.0”或“15.0”);
(2)闭合开关,多次调节电阻箱,记录下阻值R和电压表的相应读数U;
(3)根据图a所示电路,用R、R0、RV、E和r表示 ,得 = ;
(4)利用测量数据,作 R图线,如图b所示;
(5)通过图b可得E= V(保留2位小数),r= Ω(保留1位小数);
(6)若将图a中的电压表当成理想电表,得到的电源电动势为E',由此产生的误差为 ×100%= %。
解析:(1)要保护电压表,则R0两端的电压应小于1 V,通过R0的电流应小于或等于0.05 A,故电路中的总电阻R总≥ Ω=30 Ω,所以电阻箱接入电路的阻值应选15.0 Ω。
(3)根据闭合电路欧姆定律可得,电动势E=U+ + (R+r),整理得 = 1+ r + R。
(5)延长题图b中图线与纵轴相交,由 = 1+ r + R,结合题图b可得, = V-1·Ω-1,解得E≈1.56 V,当R=5 Ω时, =0.86 V-1,代入 = 1+ r + R,可解得r≈1.5 Ω。
(6)若将电压表当成理想电表,则E'=U+ (R+r),
整理得 = 1+ + R,
则 = V-1·Ω-1,解得E'≈1.48 V,
由此产生的误差为 ×100%≈5%。
答案:(1)15.0 (3) 1+ r + R
(5)1.56 1.5 (6)5
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