Question

（1）十分度游標(biāo)卡尺的游標(biāo)尺總長度為

 

mm，其測量精度為

 

mm．在用十分度游標(biāo)卡尺測量物體的長度時(shí)如圖所示，該物體的長度為

 

cm．

（2）測量“水果電池”的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻：將一銅片和一鋅片分別插入同一只蘋果內(nèi)，就構(gòu)成了簡單的“水果電池”，其電動(dòng)勢約為1.5V，可是這種電池并不能點(diǎn)亮額定電壓為1.5V，額定電流為0.3A的手電筒上的小燈泡．原因是流過小燈泡的電流太小了，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測得電流約為3mA．現(xiàn)有下列器材：
待測“水果電池”
電流表：滿偏電流3mA，電阻約10Ω
電壓表：量程0-1.5V，電阻約1000Ω
滑動(dòng)變阻器R₁：0-30Ω       
滑動(dòng)變阻器R₂：0-30KΩ
以及開關(guān)、導(dǎo)線等實(shí)驗(yàn)器材．
①本實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該選用哪種規(guī)格的滑動(dòng)變阻器？

 

（填寫儀器代號(hào)），并在下面虛線框中畫出實(shí)驗(yàn)原理圖
②在實(shí)驗(yàn)中根據(jù)電壓表的示數(shù)U與電流表的示數(shù)I的值，經(jīng)描點(diǎn)、連線得到U-I圖象，如圖所示，根據(jù)圖中所給數(shù)據(jù)，則“水果電池”的電動(dòng)勢與內(nèi)阻分別為E=

 

V；r=

 

Ω．
③若不計(jì)測量中的偶然誤差，用這種方法測量得出的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻的值與真實(shí)值相比電動(dòng)勢E

 

（填“偏大”、“相等”、“偏小”），內(nèi)電阻r

 

（填“偏大”、“相等”、“偏小”）．

Answer 1

分析：1、游標(biāo)卡尺讀數(shù)的方法也可以是主尺與游標(biāo)尺對其的刻線讀數(shù)減去游標(biāo)讀數(shù)，不需估讀；
2、①通過水果電池的內(nèi)阻大小，選擇合適的滑動(dòng)變阻器．電流表的內(nèi)阻很小，分擔(dān)的電壓很小，可以忽略，所以用伏安法測電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻時(shí)，電流表采取外接法誤差較小．
②U-I圖線的縱軸截距表示電源的電動(dòng)勢，圖線斜率的絕對值表示水果電池的內(nèi)阻．
③由于電流表的分壓，使得路端電壓存在誤差，運(yùn)用圖象法分析誤差．

解答：解：（1）根據(jù)游標(biāo)卡尺的設(shè)計(jì)原理可知，十分度游標(biāo)卡尺的游標(biāo)尺總長度為9mm，其精度為：0.1mm，
游標(biāo)上有10個(gè)小等分刻度的長度是9mm；所以游標(biāo)卡尺的固定刻度于游標(biāo)尺對其的刻度讀數(shù)為11mm，
游標(biāo)尺上第6個(gè)刻度游標(biāo)讀數(shù)為0.9×6mm=5.4mm，
所以最終讀數(shù)為：11mm-5.4mm=5.6mm=0.56 cm；
（2）①電源的內(nèi)阻大約為：r=

1.5

0.003

=500Ω，
若選用0～30Ω的滑動(dòng)變阻器，移動(dòng)滑片，電流基本不變，所以本實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用R₂．
因?yàn)殡娏鞅韮?nèi)阻較小，分擔(dān)電壓較小，電流表采取外接法誤差較小．滑動(dòng)變阻器采用限流式接法，串聯(lián)在電路中，電路圖如圖．
②U-I圖線的縱軸截距為1.50V，
知：水果電池的電動(dòng)勢：E=1.50V，
圖線斜率的絕對值為：r=

△U

△I

=

1.5

0.003

Ω=500Ω，
所以內(nèi)電阻：r=500Ω．
③由于電流表的分壓，使得路端電壓存在誤差，而電流沒有誤差，
運(yùn)用圖象法分別在U-I圖上由測量數(shù)據(jù)作出的圖線1和修正誤差后真實(shí)值作出的圖線2，
由圖看出，電動(dòng)勢沒有系統(tǒng)誤差，即電動(dòng)勢值與真實(shí)值相等，內(nèi)阻的測量值偏大．
故答案為：
（1）9；0.1；0.56 
（2）①R₂ ②1.50V，500Ω 
③相等；偏大

點(diǎn)評(píng)：1、解決本題的關(guān)鍵掌握游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法，固定刻度讀數(shù)加上可動(dòng)刻度讀數(shù)，在讀可動(dòng)刻度讀數(shù)時(shí)不需估讀，同時(shí)注意游標(biāo)卡尺的精確度．
2、解決本題的關(guān)鍵知道實(shí)驗(yàn)誤差的來源，會(huì)從U-I圖線中獲取電源的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻．