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例题精讲 · 第 00785 题 · 先由 U=E−Ir 写出 E=U(1+r/R),再查并联分流

以自编示意电阻箱两组电压读数为材料,用 E=U(1+r/R) 联立求 E 与 r,并回代电压表内阻 10.0 Ω 参与分流后 E、r 的同向偏大。

00785题号全 1000 篇 · 第 第131轮 / 第131册 轮
方向物理·实验六向之一
题型自编仿真题逐题精讲 · 采分点拆解

题目性质:自编仿真题——题目、材料、选项、数据与情境均为按课程标准与联招常见考点独立编写的原创仿真题,非真题原文,未取自任何题库、教辅或试卷;解析与采分点为教研整理,非官方评分标准。

例题精讲 · 物理实验

一、考点定位与做题顺序

伏阻法不用电流表:电阻箱 R 与电源串联,电压表读的是 R 两端电压 U,由 E = U + Ir 且 I = U/R 得 E = U(1 + r/R)。两组 (R, U) 联立即可解出 E 与 r。前提是把电压表当成理想表——内阻无穷大、不分流。

自编示意:R₁ = 4.00 Ω 时 U₁ = 1.6000 V,R₂ = 9.00 Ω 时 U₂ = 1.8000 V;另设电压表内阻 10.0 Ω。读数与器材均为自拟示意,不代表真实实验记录。

二、逐题精讲

题1

题1 由两组读数求 E 与 r,并写出联立式。

解析

由 E = U(1 + r/R) 得 E = 1.6000 + 1.6000·r/4.00 = 1.6000 + 0.4000r,以及 E = 1.8000 + 1.8000·r/9.00 = 1.8000 + 0.2000r。两式相减:(0.4000 − 0.2000)r = 0.2000,即 (0.2000)r = 0.2000,解得 r = 1.0000 Ω。回代 E = 1.6000 + 0.4000×1.0000 = 2.0000 V,用第二组复核 1.8000 + 0.2000×1.0000 = 2.0000 V,两路闭合。若把 I 写成 E/(R+r) 再代 U = IR,会得到同样的 E = U(1+r/R),属同一关系的不同写法,可再作一次互验。

答案 r = 1.0000 Ω,E = 2.0000 V;联立式 E = U(1 + r/R),两组回代闭合。

采分点 闭合电路式 1 分、E=U(1+r/R) 1 分、两式系数 1 分、r 值 1 分、E 值 1 分、第二组复核 1 分。

易错点 把 I 写成 U/r,漏掉 R 上的电压降。

题2

题2 若电压表内阻 10.0 Ω 参与分流,重解 E、r 并说明为什么两者同向偏大。

解析

电压表与电阻箱并联,实际负载 R′ = R·Rv/(R+Rv):R′₁ = 4.00×10.0/(4.00+10.0) = 2.8571 Ω,R′₂ = 9.00×10.0/(9.00+10.0) = 4.7368 Ω,都比标称 R 小,且 R₂ 那组被削得更多。仍按原公式但把 R′ 代入,两式系数变为 0.5600 与 0.3800,解得 r′ = 1.1111 Ω、E′ = 1.6000 + 0.5600×1.1111 = 2.2222 V。相对真值 r=1.0000 Ω、E=2.0000 V,两者同向偏大 (2.2222−2.0000)/2.0000 = 11.1%(r 亦为 11.1%)。原因是分流让「实际外阻小于标称值」,若仍拿标称 R 计算就低估了电流、从而把 E 与 r 一起抬高;这是系统偏差,多测几组 (R,U) 取平均抹不掉。正确处置是改用内阻远大于 R 的电压表、或把 Rv 纳入模型用 R′ 重算,而不是调 U 读数凑原来的 2.0000 V。

答案 R′₁=2.8571 Ω、R′₂=4.7368 Ω;r′=1.1111 Ω、E′=2.2222 V,E 偏大 11.1%;须用 R′ 重算而非改读数。

采分点 并联式 1 分、两个 R′ 各 1 分、r′ 1 分、E′ 1 分、同向偏大与归因 1 分、处置方向 1 分。

易错点 把分流当成随机误差去取平均,或把标称 R 直接换成 R′ 却仍用旧系数。

三、规律小结与对照表

情形负载电阻(Ω)r(Ω)E(V)
理想表4.00 / 9.001.00002.0000
计入 Rv2.8571 / 4.73681.11112.2222
R₁ 削量1.1429——
R₂ 削量4.2632—削得更多
E 相对偏大—11.1%11.1%

小结:伏阻法用 E=U(1+r/R) 联立;电压表分流使实际外阻小于标称值,E 与 r 同向偏大且取平均抹不掉,须把 Rv 纳入模型。

四、自测清单

  • 能由闭合电路式写出 E=U(1+r/R)
  • 能联立两组数据解 E 与 r
  • 能用第二组回代复核
  • 能算电压表并联后的实际负载
  • 能解释 E 与 r 同向偏大
  • 能指出取平均抹不掉系统偏差
编写说明与学科依据

本文为备考教研体例稿:题目系按课程标准与联招常见考点范围编写的仿真练习题,非真题原文;文中案例为示意内容,非真实记录;文末栏目为学科依据说明,非逐条引文。涉及报考、录取、证件、居留、资助等事项,一律以当年官方文件与学校正式通知为准。

学科依据:

  • 人教版高中教材(物理):动量守恒、气垫导轨、等厚干涉、微小量测量与测电源内阻相关章节
  • 《普通高等学校联合招收华侨港澳台学生考试大纲(物理科)》:相关考点考查范围(仅作命题范围参照,本文题目未与真题逐题比对)
  • 编写说明:题目、选段、选项、数据与解析均为按常见考点独立编写的原创仿真题,未取自任何题库、教辅或试卷;采分点为教研整理,非官方评分标准

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联招物理·伏阻法测电源内阻:电压表内阻不可忽略时,两组数据会一起骗人
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