Question

7．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．提供的器材：電壓表（0～3V）、電流表（0～0.6A）及滑動變阻器R、電鍵S、導線．實驗電路如圖甲所示．

（1）連好電路后，當該同學閉合電鍵S，發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)為0，電壓表示數(shù)不為0．檢查各接線柱均未接錯，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，示數(shù)均為0，把兩表筆接cd 時，示數(shù)與電壓表示數(shù)相同，由此可推斷故障是：滑動變阻器R斷路．
（2）排除故障后，該同學順利完成實驗數(shù)據(jù)的測量，如下表所示．并根據(jù)數(shù)據(jù)在空白的坐標紙上，作出圖所示的U-I圖線，該圖存在多處不妥之處，請指出①U軸坐標起點選取不當；②U、I軸沒有標記用何單位．（指出兩處不妥之處）．

I/A	0.10	0.20	0.30	0.40	0.50	0.60
U/V	2.93	2.88	2.82	2.78	2.73	2.68

（3）該同學根據(jù)上表數(shù)據(jù)可測出電源的電動勢E=2.98V，內電阻r=0.5Ω；
（4）為了在實驗中保護電流表和調節(jié)電阻時電壓表、電流表的示數(shù)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，丙電路中電阻R₀應該選取下列備選電阻的哪一個？B．
A．1Ω   B．5Ω    C．10Ω   D．20Ω

Answer 1

分析 1、用電壓表測電路時，若示數(shù)為零，則說明所接部分沒有斷路；若有示數(shù)則說明所接部分內出現(xiàn)了斷路；
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(qū)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(jù)閉合電路歐姆定律列出等式求解．
（4）明確定值電阻的作用，由歐姆定律可明確應選用的電阻．

解答 解：（1）發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)為0，電壓表示數(shù)不為0，電流表或R處斷路，用多用電表的電壓檔檢查電路，把兩表筆分別接a、b，b、c，d、e時，示數(shù)均為0，把兩表筆接c、d時，示數(shù)與電壓表示數(shù)相同，知滑動變阻器R斷路．
（2）由乙圖可知，圖線幾乎分布在一個很小的區(qū)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）根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，圖象與縱坐標的交點表示電源的電動勢，圖象的斜率表示內阻；則可知：E=2.98V；
內阻為：r=$\frac{2.98-2.68}{0.6}$=0.5Ω；
（4）保護電阻應讓電路中電流不超過電源的短路電流，同時保護電阻不能太大，太大則示數(shù)變化不明顯；故R₀應大約為R₀=$\frac{3}{0.6}$=5Ω，所以B選項正確；
故選：B．
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）2.98，.5   （4）B

點評 電源的電動勢和內阻測量方法一般為伏安法，另外還有以下幾種方法：
安阻法：用一個電流表和電阻箱測量，電路如圖甲所示，測量原理為：E=I₁（R₁+r），E=I₂（R₂+r），由此可求出E和r，此種方法使測得的電動勢無偏差，但內阻偏大．

伏阻法：用一個電壓表和電阻箱測量，電路如圖乙所示，測量原理為：E=U₁+$\frac{{U}_{1}}{{R}_{1}}$r，E=U₂+$\frac{{U}_{2}}{{I}_{2}}$r，由此可求出r和E，此種方法測得的電動勢和內阻均偏�。�
粗測法：用一只電壓表粗測電動勢，直接將電壓表接在電源兩端，所測值近似認為是電源電動勢，此時U=$\frac{E{R}_{V}}{{R}_{V}+r}$≈E，需滿足R_V?r．
雙伏法：用兩個電壓表可測得電源的電動勢，電路如圖所示．測量方法為：斷開S，測得V₁、V₂的示數(shù)分別為U₁、U₂，此時，E=U₁+U₂+$\frac{{U}_{1}}{{R}_{V}}$r，R_V為V₁的內阻；再閉合S，V₁的示數(shù)為U₁′，此時E=U₁′+$\frac{{U}_{1}′}{{R}_{V}}$r，解方程組可求得E和r．