Question

1．利用如圖1所示的電路測定干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻，提供的器材有：
待測干電池兩節(jié)，每節(jié)干電池的電動(dòng)勢均約為1.5V，內(nèi)阻均約為0.2Ω，
直流電壓表V（量程0～3V，內(nèi)阻很大）
直流電流表A（量程0～0.6～3A，內(nèi)阻忽略不計(jì)）
定值電阻R₀=4Ω；
滑動(dòng)變阻器R_P（阻值范圍0～20Ω，允許最大電流2A）
開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干

（1）請根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理圖，把如圖2的實(shí)物圖連接完整（電流表量程必須選擇正確）
（2）某同學(xué)利用該電路完成實(shí)驗(yàn)時(shí)，閉合電鍵后，發(fā)現(xiàn)無論怎樣調(diào)節(jié)變阻器的滑片，電流表A保持一定的示數(shù)不變，電壓表的示數(shù)維持在2.4V左右．由此可判斷故障應(yīng)是C（填選項(xiàng)前的字母）
A．電流表A燒毀斷路
B．定值電阻R₀短路
C．滑動(dòng)變阻器R_P滑片與電阻線之間斷開
D．滑動(dòng)變阻器的電阻線斷開
（3）故障排除后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄了幾組電壓表和電流表的示數(shù)如表：利用表格中的數(shù)據(jù)描點(diǎn)如圖3，請將各點(diǎn)繪圖

U/V 2.40 2.00	1.80	1.60  1.40	1.10	0.90   0.60
I/A0.12  0.20	0.25	0.30  0.35	0.40	0.45   0.50

（4）請進(jìn)一步根據(jù)描出的圖得出兩節(jié)干電池總的電動(dòng)勢值為2.9V，干電池的總內(nèi)阻為0.8Ω．

Answer 1

分析 （1）兩節(jié)電池的總電動(dòng)勢約為3V，電壓表量程可選0-3V．電池的總內(nèi)阻約1Ω，可估算出電路中最大電流，再選擇電流表的量程．按電流的流向順序依次連接電路．連接時(shí)，注意導(dǎo)線不交叉，電流必須電表正接線柱流入，負(fù)接線柱流出．
（2）對于故障分析，采用逐項(xiàng)代入法進(jìn)行分析檢驗(yàn)，選擇符合題意的選項(xiàng)．
（3）根據(jù)閉合電路歐姆定律分析圖線的截距和斜率的物理意義，即可求出電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻．

解答 解：（1）兩節(jié)電池的總電動(dòng)勢約為3V，電壓表量程可選0-3V．電路中最大電流為I_max=$\frac{E}{{R}_{0}+r}$=$\frac{3}{4+1}$A=0.6A，則電流表的量程選擇0-0.6A．電路連接如圖所示．
（2）A、若電流表A燒毀斷路，電流表A將沒有示數(shù)，與題不符．故A錯(cuò)誤．
B、若定值電阻R₀斷路，兩電表均沒有示數(shù)，與題不符．故B錯(cuò)誤．
C、若滑動(dòng)變阻器R_P滑片與電阻線之間斷開，變阻器接入電路的電阻不變，等于其最大的阻值，則電路中電流和路端電壓均不變，兩
電表有一定的示數(shù)，而且保持不變，與題相符．故C正確．
D、若滑動(dòng)變阻器的電阻線斷開，電路中沒有電流，電流表的示數(shù)為零，與題不符．故D錯(cuò)誤．
故選C
（3）由描點(diǎn)法得出對應(yīng)的伏安特性曲線；根據(jù)閉合電路歐姆定律U=E-Ir得，當(dāng)I=0時(shí)，U=E，則U-I圖象的縱軸截距等于電源的電動(dòng)勢E，圖象的斜率大小等于電源的內(nèi)阻r與R₀之和，則由圖讀出電動(dòng)勢E=2.90V，內(nèi)阻r=$\frac{△U}{△I}$-R₀=$\frac{2.9-0.4}{0.52}$-4Ω=0.8Ω．
故答案為：
（1）連接線路如圖．
（2）C．
（3）2.90，0.8Ω

點(diǎn)評 本題考查電表量程的選擇、連接線路、處理和分析數(shù)據(jù)、故障分析等電學(xué)實(shí)驗(yàn)常見的問題．估算電路中最大電流或電壓，來選擇電表的量程．圖象關(guān)鍵根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，從數(shù)學(xué)角度分析其物理意義．