Question

7．甲同學(xué)采用如圖甲所示的電路測定電源的電動勢和內(nèi)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(dǎo)線．實(shí)驗(yàn)電路如圖甲所示．

（1）連好電路后，當(dāng)該同學(xué)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(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(biāo)起點(diǎn)選取不當(dāng)；②U、I軸沒有標(biāo)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(xué)根據(jù)上表數(shù)據(jù)可測出電源的電動勢E=2.98V，內(nèi)電阻r=0.5Ω；
（4）為了在實(shí)驗(yàn)中保護(hù)電流表和調(diào)節(jié)電阻時電壓表、電流表的示數(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)計了如圖丙所示的電路，丙電路中電阻R₀應(yīng)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(nèi)出現(xiàn)了斷路；
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很小的區(qū)域內(nèi)，該同學(xué)建立坐標(biāo)時沒有標(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．
（4）明確定值電阻的作用，由歐姆定律可明確應(yīng)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(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)時沒有標(biāo)明所用單位也是不妥；還有畫圖線時應(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）根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，圖象與縱坐標(biāo)的交點(diǎn)表示電源的電動勢，圖象的斜率表示內(nèi)阻；則可知：E=2.98V；
內(nèi)阻為：r=$\frac{2.98-2.68}{0.6}$=0.5Ω；
（4）保護(hù)電阻應(yīng)讓電路中電流不超過電源的短路電流，同時保護(hù)電阻不能太大，太大則示數(shù)變化不明顯；故R₀應(yīng)大約為R₀=$\frac{3}{0.6}$=5Ω，所以B選項(xiàng)正確；
故選：B．
故答案為：（1）滑動變阻器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）2.98，.5   （4）B

點(diǎn)評 電源的電動勢和內(nèi)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(nèi)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(nèi)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(rèn)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(nèi)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．