利用如图1所示的电路测定电源的电动势和内电阻,提供的器材为:
(A)干电池两节,每节电池电动势约为1.5V,内阻未知
(B)理想电压表V1、V2
(C)理想电流表A
(D)定值电阻R0,阻值未知,但不小于5Ω
(E)滑动变阻器 (F)导线和开关
U/V | 2.62 | 2.48 | 2.34 | 2.20 | 2.06 | 1.92 |
I/A | 0.08 | 0.12 | 0.19 | 0.20 | 0.24 | 0.28 |
(1)甲同学在进行实验时,由于某根导线发生断路故障,因此只记录了一个电压表和电流表的示数,如右表所示.根据表格中的数据可以判断能够反映正确示数的电压表应为表______(选填“V1”或“V2”)
(2)利用表格中的数据作出U-I图,并由图象可求得两节干电池总的电动势值为______V,总内阻为______Ω.
(3)乙同学在找出断路的导线并调换好的导线后,继续实验,但他只记录了两个电压表的示数,并以表V1的示数U1为横坐标、表V2的示数U2为纵坐标作图象,得到了一条不过原点的直线,已知直线的斜率为k,截距为b,则两节干电池总的电动势大小为______,两节干电池的总内阻______(选填“能”或“不能”)求出.如果该同学希望通过利用图象的截距直接得到电源的电动势,应该以U1为纵坐标,选用______作为横坐标作图.
(1、2)电压表V1测量的是外电压,V2测量的是滑动变阻器两端的电压,作出U-I图线,如图所示,当电流增大时,外电压减小,且成线性关系,知可以判断能够反映正确示数的电压表应为V1.
纵轴截距表示电动势,E=2.92V,图线斜率的绝对值为内阻,r=
≈3.51Ω2.92-1.90 0.29
(3)测量原理:设在两次测量中,测得 的数据分别为:U1U1′U2U2′,对应的电流分别为:I1和I2,则:
U1=E-I1r ①,
U1′=E-I2r ②,
U2=E-I1(R+r) ③
U2′=E-I2(R+r) ④,
则:U1-U1′=I2r-I1r=r(I2-I1),U2-U2′=(R+r)(I2-I1);
斜率:k=
=U1-U1′ U2-U2′
⑤r r+R
纵轴截距为b是滑动变阻器上的电压为0时,电压表V1上的读数,即:b=E-I0r=E-
r ⑥;E R+r
⑤代人⑥得:E=
.b 1-k
以上的几个公式中,不能单独求出电源的内电阻.
又由①③得:U1-U2=I1R
代人①中,得:U1=E-
⑦(U1-U2)r R
通过⑦式可以看到,若要让:U1=E,则需要:U1-U2=0
故若要通过利用图象的截距直接得到电源的电动势,保持U1为纵坐标不变,应该选用U1-U2为横坐标作图.
故答案为:(1)V1
(2)作图;2.92±0.03;3.50±0.2;
(3)
; 不能; U1-U2b 1-k