Question

甲同學(xué)采用如圖甲所示的電路測定電源的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻．實(shí)驗(yàn)室提供的器材：電壓表（0～3V）、電流表（0～0.6A）、多用電表、滑動(dòng)變阻器R、電源、開關(guān)S、導(dǎo)線及若干個(gè)定值電阻．
（1）連好電路后，當(dāng)該同學(xué)閉合開關(guān)S，發(fā)現(xiàn)電流表的示數(shù)為0，電壓表的示數(shù)不為0．檢查各接線柱均未接錯(cuò)，接觸良好，且電路未發(fā)生短路；他用多用電表的電壓檔檢查電路，把兩表筆分別接bc和de時(shí)，示數(shù)均為0，把兩表筆接cd時(shí)，示數(shù)與電壓表的示數(shù)相同，由此可推斷故障是

 

．

I/A	0.10	0.20	0.30	0.40	0.50	0.60
U/V	2.93	2.87	2.85	2.77	2.75	2.70

（2）排除故障后，該同學(xué)順利完成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測量，如下表所示．并根據(jù)數(shù)據(jù)在空白的坐標(biāo)紙上，作出乙圖所示的U-I圖線，該圖存在多處不妥之處，請指出．（能指出兩處不妥之處的該小題得滿分）．
（3）①為了在實(shí)驗(yàn)中保護(hù)電流表和調(diào)節(jié)電阻時(shí)電流表、電壓表的示數(shù)變化均明顯，乙同學(xué)對甲同學(xué)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)了如圖丙所示的電路，丙圖中電阻R₀應(yīng)選取下列備選電阻

 

（用字母表示）．
A．1Ω　　　　　　　B．5Ω           C．10Ω            D．20Ω
②若乙同學(xué)用圖丙的實(shí)驗(yàn)電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，只測得兩組數(shù)據(jù)為I₁、U₁、I₂、U₂．則該電源內(nèi)電阻r=

 

（請用物理量的字母表示）

Answer 1

分析：（1）由于電流表示數(shù)為零，電壓表示數(shù)不為零，說明電路出現(xiàn)斷路．若電路中只有一處斷路，用電壓表兩表筆逐段（如ab、bc、cd、…）依次并聯(lián)進(jìn)行測量，若與哪一段電路并聯(lián)時(shí)電壓表指針偏轉(zhuǎn)，說明此段電路斷路．
（2）U軸坐標(biāo)起點(diǎn)的選取從0開始使得圖象分布在一個(gè)很小的區(qū)域內(nèi)，該同學(xué)建立坐標(biāo)時(shí)沒有標(biāo)明所用單位也是不妥．
（3）根據(jù)閉合電路歐姆定律列出等式求解．

解答：解：（1）由于電流表示數(shù)為零，電壓表示數(shù)不為零，說明電路出現(xiàn)斷路．若電路中只有一處斷路，用電壓表兩表筆逐段（如ab、bc、cd、…）依次并聯(lián)進(jìn)行測量，若與哪一段電路并聯(lián)時(shí)電壓表指針偏轉(zhuǎn)，說明此段電路斷路．原因是如果電路中僅有一處斷路，那么整個(gè)電路的電勢差全部降落在斷路之處，其余各處電壓均為零．所以當(dāng)電壓表兩表筆接cd時(shí)，由于示數(shù)與電壓表的示數(shù)相同，故與電壓表并接的兩點(diǎn)之間斷路，應(yīng)是滑動(dòng)變阻器發(fā)生斷路故障．
（2）由乙圖可知，圖線幾乎分布在一個(gè)很小的區(qū)域內(nèi)，原因是電壓U的取值范圍在2.70～3.00V之間，而U軸坐標(biāo)起點(diǎn)的選取從0開始顯然不妥；此外該同學(xué)建立坐標(biāo)時(shí)沒有標(biāo)明所用單位也是不妥；還有畫圖線時(shí)應(yīng)盡量使更多的點(diǎn)落在直線上，不在直線的點(diǎn)應(yīng)盡量對稱分布在直線的兩側(cè)，偏離直線太遠(yuǎn)的點(diǎn)應(yīng)去掉，該同學(xué)作圖時(shí)沒有將不在直線上的點(diǎn)均勻分布在直線兩側(cè)也是不妥之處．
（3）保護(hù)電阻R₀應(yīng)大約為

3V

0.6A

=5Ω，所以B選項(xiàng)正確；
根據(jù)閉合電路歐姆定律有
E=U₁+I₁（R₀+r），
E=U₂+I₂（R₀+r），
解得r=

U1-U2

I2-I1

-R₀．
故答案為：（1）滑動(dòng)變阻器R斷路 
（2）①U軸坐標(biāo)起點(diǎn)選取不當(dāng)；②U，I軸沒有標(biāo)記用何單位；
③沒有把不在直線上的點(diǎn)均勻分布直線兩側(cè)
（3）①B�、趓=

U1-U2

I2-I1

-R₀

點(diǎn)評：本題考查測定電動(dòng)勢和內(nèi)電阻的圖象和數(shù)據(jù)處理，要明確該實(shí)驗(yàn)的原理和步驟．