Question

甲同學采用如圖甲所示的電路測定電源的電動勢和內電阻．實驗室提供的器材：電壓表（0～3V）、電流表（0～0.6A）、多用電表、滑動變阻器R、電源、開關S、導線及若干個定值電阻．
（1）連好電路后，當該同學閉合開關S，發現電流表的示數為0，電壓表的示數不為0．檢查各接線柱均未接錯，接觸良好，且電路未發生短路；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，示數均為0，把兩表筆接cd時，示數與電壓表的示數相同，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，該同學順利完成實驗數據的測量，如下表所示．并根據數據在空白的坐標紙上，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為了在實驗中保護電流表和調節電阻時電流表、電壓表的示數變化均明顯，乙同學對甲同學的實驗進行改進，設計了如圖丙所示的電路，丙圖中電阻R₀應選取下列備選電阻

 

（用字母表示）．
A．1Ω　　　　　　　B．5Ω           C．10Ω            D．20Ω
②若乙同學用圖丙的實驗電路進行實驗，只測得兩組數據為I₁、U₁、I₂、U₂．則該電源內電阻r=

 

（請用物理量的字母表示）

Answer 1

分析：（1）由于電流表示數為零，電壓表示數不為零，說明電路出現斷路．若電路中只有一處斷路，用電壓表兩表筆逐段（如ab、bc、cd、…）依次并聯進行測量，若與哪一段電路并聯時電壓表指針偏轉，說明此段電路斷路．
（2）U軸坐標起點的選取從0開始使得圖象分布在一個很小的區域內，該同學建立坐標時沒有標明所用單位也是不妥．
（3）根據閉合電路歐姆定律列出等式求解．

解答：解：（1）由于電流表示數為零，電壓表示數不為零，說明電路出現斷路．若電路中只有一處斷路，用電壓表兩表筆逐段（如ab、bc、cd、…）依次并聯進行測量，若與哪一段電路并聯時電壓表指針偏轉，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．所以當電壓表兩表筆接cd時，由于示數與電壓表的示數相同，故與電壓表并接的兩點之間斷路，應是滑動變阻器發生斷路故障．
（2）由乙圖可知，圖線幾乎分布在一個很小的區域內，原因是電壓U的取值范圍在2.70～3.00V之間，而U軸坐標起點的選取從0開始顯然不妥；此外該同學建立坐標時沒有標明所用單位也是不妥；還有畫圖線時應盡量使更多的點落在直線上，不在直線的點應盡量對稱分布在直線的兩側，偏離直線太遠的點應去掉，該同學作圖時沒有將不在直線上的點均勻分布在直線兩側也是不妥之處．
（3）保護電阻R₀應大約為

3V

0.6A

=5Ω，所以B選項正確；
根據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）滑動變阻器R斷路 
（2）①U軸坐標起點選取不當；②U，I軸沒有標記用何單位；
③沒有把不在直線上的點均勻分布直線兩側
（3）①B　②r=

U1-U2

I2-I1

-R₀

點評：本題考查測定電動勢和內電阻的圖象和數據處理，要明確該實驗的原理和步驟．