Question

10．某實(shí)驗(yàn)小組在對(duì)實(shí)驗(yàn)室的一個(gè)多用電表中的電池進(jìn)行更換時(shí)發(fā)現(xiàn)，里面除了一節(jié)1.5V的干電池外，還有一個(gè)方形的電池（層疊電池）．為了測(cè)定該電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻，實(shí)驗(yàn)室提供了下列器材：
A．電壓表V（量程3V、15V）
B．安培表A（量程0.6A、3A）
C．滑動(dòng)變阻器R（0～50Ω，4.5A）
D．定值電阻R₀（阻值5Ω）
E．開關(guān)與導(dǎo)線若干
①該同學(xué)根據(jù)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)了如圖1所示的電路，請(qǐng)按照電路圖在圖2上將實(shí)物連線補(bǔ)充完整．（層疊電池電動(dòng)勢(shì)約為9V）

②開關(guān)閉合前，將滑動(dòng)變阻器的滑片P置于右端a點(diǎn)．
③下表為滑片從右端a點(diǎn)向左端h點(diǎn)移動(dòng)過程中，逐次經(jīng)過不同位置點(diǎn)時(shí)測(cè)得的U、I值．該同學(xué)將測(cè)得的數(shù)據(jù)在U-I坐標(biāo)中描點(diǎn)連線，如圖3所示．根據(jù)圖線可求得該電池的電動(dòng)勢(shì)E=8.9V，內(nèi)電阻r=9.8Ω．

位置點(diǎn)	a	b	c	d	e	f	g
U/V	9.0	9.0	6.0	5.5	5.0	4.5	4.0
I/A	0.0	0.0	0.30	0.34	0.39	0.46	0.50

④從表中數(shù)據(jù)可判斷在相鄰位置點(diǎn)bc之間電路一定存在故障（選填“ab”、“bc”、“cd”、“de”、“ef”或“fg”），并分析該處故障產(chǎn)生的原因是滑動(dòng)變阻器在該處斷路．

Answer 1

分析 本題①的關(guān)鍵是根據(jù)層疊電池的電動(dòng)勢(shì)為9V選擇電壓表的量程，根據(jù)通過待測(cè)電池的電流不能過大選擇電流表的量程；題③的關(guān)鍵是根據(jù)閉合電路歐姆定律寫出U與I的函數(shù)表達(dá)式，然后通過斜率和截距的概念即可求解；題④的關(guān)鍵是根據(jù)歐姆定律可知若電流表無示數(shù)時(shí)則與電流表相連電路有斷路存在，若電壓表無示數(shù)，則說明與電壓表相連的不含電源的電路沒有斷路，若電壓表有示數(shù)，則說明與電壓表相連的不含電源的部分有斷路．

解答 解：①：由于層疊電池的電動(dòng)勢(shì)為9V以上，所以電壓表應(yīng)選15V的量程，考慮溫度對(duì)電源內(nèi)阻的影響，電流表應(yīng)選0.6A的量程，連線圖如圖所示：
③：根據(jù)閉合電路歐姆定律應(yīng)有：U=E-Ir=-rI+E，根據(jù)斜率和縱軸截距的含義可知：E=8.9V，r=$\frac{8.9-3.0}{0.6}Ω$=9.8Ω；
④：根據(jù)歐姆定律可知，位置點(diǎn)a、b之間測(cè)量時(shí)，電壓表示數(shù)不變電流表示數(shù)為零，則說明變阻器在a、b之間一定沒有斷路，
位置在c 點(diǎn)時(shí)，電流表和電壓表都有示數(shù)，說明位置c以后沒有了斷路，所以斷路一定在b、c之間，即產(chǎn)生故障的原因是
滑動(dòng)變阻器在該處斷路（或滑片在該處接觸不良）．
故答案為：①如圖；③8.9，9.8；④b、c；滑動(dòng)變阻器在該處斷路

點(diǎn)評(píng) 應(yīng)明確：①應(yīng)根據(jù)電源電動(dòng)勢(shì)的大小選擇電壓表的量程；②測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)時(shí)，通過電源的電流不能太大，一般選擇0.6A量程即可；③根據(jù)歐姆定律判斷電路故障的方法：若電壓表有示數(shù)，則與電壓表相連的不含電源的電路有斷路（或含有電源的電路無斷路），若電壓表無示數(shù)，則與電壓表相連的不含電源的電路沒有斷路（或含有電源的電路發(fā)生斷路）．