Question

12．在做“測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻”實(shí)驗(yàn)時(shí)，有位同學(xué)按圖1的電路進(jìn)行連接，他共用6根導(dǎo)線，即aa′，bb′，cc′，dd′，b′e，df由于混進(jìn)了一根內(nèi)部斷開(kāi)的導(dǎo)線，所以當(dāng)他按下電鍵K后，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)電表的指針都不偏轉(zhuǎn)．他用多用表電壓檔測(cè)ab′間電壓時(shí)，讀數(shù)約為1.5伏（已知電池電動(dòng)勢(shì)約為1.5伏）

（1）為了確定哪一根導(dǎo)線的內(nèi)部是斷開(kāi)的，可以用多用表的電壓檔測(cè)量aa′兩點(diǎn)間的電壓，如果約為1.5伏，則一定是aa′導(dǎo)線斷開(kāi)；如果是0伏，則一定是bb′導(dǎo)線斷開(kāi)．
（2）另一位同學(xué)按上圖把電路連接正確后，通過(guò)改變滑動(dòng)變阻器接觸點(diǎn)的位置，測(cè)出了6組U、I的數(shù)據(jù)，圖2是根據(jù)6組數(shù)據(jù)畫(huà)出的點(diǎn)和相應(yīng)的U～I(xiàn)圖線．根據(jù)這一圖線，可求出電池的電動(dòng)勢(shì) ?=1.40伏，內(nèi)電阻r=0.94歐．如果他不利用這一圖線，而只是利用任意兩組U、I數(shù)據(jù)，那么當(dāng)他選擇4、5兩組數(shù)據(jù)時(shí)，求出的ε、r值誤差最大．
若將電壓表由b′點(diǎn)移到c′點(diǎn)，得到的電動(dòng)勢(shì)值等于真實(shí)值（填“大于”、“小于”或“等于”，下同，
得到的內(nèi)阻值大于真實(shí)值，這種電路不合理（填“合理”或“不合理”）
（3）某同學(xué)要測(cè)量一個(gè)阻值為60Ω的未知電阻，實(shí)驗(yàn)室提供了以下器材：
A．電流計(jì)G（內(nèi)阻R_g=50Ω，量程200μA）
B．電阻箱R₁（0～9999Ω）
C．電阻箱R₂（0～99999Ω）
D．兩節(jié)干電池（電動(dòng)勢(shì)略為3V，內(nèi)阻忽略不計(jì)）
E．開(kāi)關(guān)兩個(gè)
F．導(dǎo)線若干，電鍵一個(gè)
該同學(xué)經(jīng)過(guò)分析后，設(shè)計(jì)了如圖3所示的電路來(lái)完成實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)您完成下列問(wèn)題：
①實(shí)驗(yàn)時(shí)電阻箱應(yīng)選擇B；
②正確連接電路后，閉合電路S₁，斷開(kāi)電鍵S₂，調(diào)節(jié)R，記下電流計(jì)G的讀數(shù)I₁，在保證滑動(dòng)變阻器滑片不動(dòng)的條件下，閉合電路S₂，記下電流計(jì)G的讀數(shù)為I₂
電阻R_x的計(jì)算式為R_x=$\frac{{I}_{1}{R}_{G}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$；
④電阻R_x的測(cè)量值比真實(shí)值偏大（選填“偏大”或“偏小”）．

Answer 1

分析 （1）電路故障問(wèn)題涉及到歐姆定律、閉合電路歐姆定律及電路的串并聯(lián)知識(shí)，一般是先用電壓表從電源兩端開(kāi)始，再逐級(jí)往下測(cè)量，最后找出故障．
（2）根據(jù)圖象規(guī)律及閉合電路歐姆定律可求得電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻；
（3）明確實(shí)驗(yàn)原理，根據(jù)題意可得出實(shí)驗(yàn)中的步驟及數(shù)據(jù)處理方法．

解答 解：（1）由于混進(jìn)了一根內(nèi)部斷開(kāi)的導(dǎo)線，所以當(dāng)他按下電鍵s后，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)電表的指針都不偏轉(zhuǎn)．說(shuō)明電路處于斷路狀態(tài)，他用多用表電壓檔測(cè)ab′間電壓時(shí)，讀數(shù)約為1.5伏（已知電池電動(dòng)勢(shì)約為1.5伏）．說(shuō)明bd'間連接正常，為了確定哪一根導(dǎo)線的內(nèi)部是斷開(kāi)的，可以用多用表的電壓檔測(cè)量aa′兩點(diǎn)間的電壓，如果約為1.5伏，說(shuō)明aa′兩點(diǎn)間的電壓等于電源電動(dòng)勢(shì)，則一定是aa′導(dǎo)線斷開(kāi)；如果是0伏，說(shuō)明則一定是 bb′導(dǎo)線斷開(kāi)．
（2）根據(jù)閉合電路歐姆定律知，U-I圖象的縱軸截距是電動(dòng)勢(shì)，斜率的絕對(duì)值是電源內(nèi)電阻，可得：E=1.40V；
r=$\frac{1.40-0.5}{0.95}$=0.94Ω；，如果不通過(guò)圖象而只取兩點(diǎn)顯然4、5兩組誤差最大．
將若將電壓表由b′點(diǎn)移到c′點(diǎn)，電流表采用相對(duì)電源的內(nèi)接法，此種接法中電動(dòng)勢(shì)準(zhǔn)確；但內(nèi)電阻偏大，且誤差較大；故此種接法不合理；
（3）①由原理圖可知，電阻箱起限制電流作用；待測(cè)電阻只有50Ω；故選擇小電阻箱B即可；
②實(shí)驗(yàn)中采用電流計(jì)來(lái)測(cè)量電壓的作用，為了保證前后兩次電壓相等，則應(yīng)控制電阻箱的阻值不變；
③由題意可知，電流計(jì)兩端的電壓為U=I₁R_G；開(kāi)關(guān)閉合后，待測(cè)電阻與電流計(jì)并聯(lián)，電壓相同，其電流Ix=I₂-I₁；則由歐姆定律可知；R_x=$\frac{{I}_{1}{R}_{G}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$；
④由于并聯(lián)開(kāi)關(guān)后，總阻值減小，總電流變大，并聯(lián)部分分壓減小；而實(shí)際計(jì)算中電壓值偏大，電流值偏��；故測(cè)量值偏大；
故答案為：（1）a′；aa′；0；bb′
（2）1.40；0.94；4、5；等于；大于； 不合理；
（3）①B；②電阻箱阻值不變；③$\frac{{I}_{1}{R}_{G}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$；④偏大．

點(diǎn)評(píng) 電路故障常見(jiàn)的有短路和斷路兩種情況，實(shí)際是斷路情況多，判定時(shí)一般先用電壓表測(cè)電壓，先判斷電源是否完好，再判斷其它電路．