Question

6．研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)們用如圖1甲所示的電路測(cè)量?jī)晒?jié)干電池串聯(lián)而成的電池組的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r．實(shí)驗(yàn)室提供的器材如下：電壓表，電阻箱（阻值范圍0～999.9Ω）；開關(guān)、導(dǎo)線若干．
①請(qǐng)根據(jù)圖1甲所示的電路圖，在圖1乙中畫出連線，將器材連接成實(shí)驗(yàn)電路．
②某同學(xué)開始做實(shí)驗(yàn)，先把變阻箱阻值調(diào)到最大，再接通開關(guān)，然后逐次改變電阻箱接入電路的阻值R，讀取與R對(duì)應(yīng)的電壓表的示數(shù)U，并將相應(yīng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為坐標(biāo)點(diǎn)描繪在U-U/R圖中．請(qǐng)將圖1丙、丁中電阻箱和電壓表所示的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為坐標(biāo)點(diǎn)描繪在圖2所示的坐標(biāo)系中（用“+”表示），并畫出U-U/R圖線；

③根據(jù)圖2中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出的圖線可以得出該電池組電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值E=2.93V，內(nèi)電阻測(cè)量值r=1.30Ω．（保留3位有效數(shù)字）
④實(shí)驗(yàn)測(cè)量都存在誤差，關(guān)于本實(shí)驗(yàn)的誤差，下列說法中正確的是AC（選填選項(xiàng)前的字母）．
A．由于讀數(shù)所引起的誤差屬于偶然誤差
B．利用圖象法處理本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以減小系統(tǒng)誤差
C．由于電壓表內(nèi)阻引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差
D．電壓表的內(nèi)阻越大，其引起的誤差越大
⑤不同小組的同學(xué)分別用不同的電池組（均由同一規(guī)格的兩節(jié)干電池串聯(lián)而成）完成了上述的實(shí)驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)不同組的電池組的電動(dòng)勢(shì)基本相同，只是內(nèi)電阻差異較大．同學(xué)們選擇了內(nèi)電阻差異較大的甲、乙兩個(gè)電池組進(jìn)一步探究，對(duì)電池組的輸出功率P隨外電阻R變化的關(guān)系，以及電池組的輸出功率P隨路端電壓U變化的關(guān)系進(jìn)行了猜想，并分別畫出了如圖3所示的P-R和P-U圖象．若已知甲電池組的內(nèi)電阻較大，則下列各圖中可能正確的是BC（選填選項(xiàng)的字母）．

Answer 1

分析 ①根據(jù)原理圖可得出對(duì)應(yīng)的實(shí)物圖；
②根據(jù)描出的點(diǎn)即可以得出對(duì)應(yīng)的圖象；
③根據(jù)閉合電路歐姆定律進(jìn)行分析，由圖象可求得電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻；
④明確實(shí)驗(yàn)中誤差情況，從而確定誤差原則以及減小誤差的方法；
⑤根據(jù)電源的輸出功率規(guī)律可明確對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)圖象，知道當(dāng)內(nèi)外電阻相等時(shí)電源的輸出功率最大．

解答 解：①根據(jù)原理圖可連接對(duì)應(yīng)的實(shí)物圖，如圖所示；
②根據(jù)描出的點(diǎn)用直線將各點(diǎn)擬合，得出圖象如圖所示；
③根據(jù)閉合電路歐姆定律可得：U=E-$\frac{U}{R}$r
則可知，圖象與縱軸的交點(diǎn)表示電源的電動(dòng)勢(shì)，故E=2.93V；圖象的斜率表示內(nèi)阻，故有：r=$\frac{2.93-1.00}{1.48}$=1.30Ω；
④A、由讀數(shù)不準(zhǔn)確帶來的誤差稱為偶然誤差，利用圖象進(jìn)行處理數(shù)據(jù)可以減小偶然誤差，但不會(huì)減少系統(tǒng)誤差，故A正確，B錯(cuò)誤；
C、由于電壓表內(nèi)阻不是無窮大，所以在電路中分流，從而帶來系統(tǒng)誤差，故C正確；
D、電壓表內(nèi)阻越大，則其分流越小，誤差越小，故D錯(cuò)誤；
故選：AC；
⑤A、根據(jù)電源的輸出功率規(guī)律可知，當(dāng)內(nèi)外電阻相等時(shí)輸出功率最大，如果外電阻大于內(nèi)電阻時(shí)，隨著電阻的增大，輸出功率將越來越小，由P=$\frac{{E}^{2}}{4r}$可知，電動(dòng)勢(shì)相同，內(nèi)阻越小的乙輸出功率越大，故B正確，A錯(cuò)誤；
C、當(dāng)內(nèi)阻和外阻相等時(shí)，輸出功率最大；此時(shí)輸出電壓為電動(dòng)勢(shì)的一半．由A的分析可知，乙輸出的功率比甲的大；而當(dāng)外電路斷開時(shí)，路端電壓等于電源的電動(dòng)勢(shì)，此時(shí)輸出功率為零；故C正確，D錯(cuò)誤．
故選：BC．
故答案為；①如圖所示；②如圖所示；③2.93，1.30；④AC；⑤BC．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)電路選擇、實(shí)驗(yàn)器材選擇、作圖象、求電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻等問題，要知道實(shí)驗(yàn)原理，要掌握應(yīng)用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法；電源的U-I圖象與縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)值是電源電動(dòng)勢(shì)圖象斜率的絕對(duì)值是電源內(nèi)阻．