Question

小明同學(xué)為測定某電源內(nèi)阻r和一段電阻線單位長度的電阻R₀，設(shè)計(jì)如圖1所示的電路，ab是一段粗細(xì)均勻的電阻線，R是阻值為5Ω的保護(hù)電阻，電源電動(dòng)勢為10V．電流表示數(shù)用I表示，滑片P與電阻絲良好接觸，用L表示aP長度，其它連接導(dǎo)線電阻不計(jì)．實(shí)驗(yàn)時(shí)閉合電鍵，調(diào)節(jié)P的位置，記錄L和與之對應(yīng)的I的數(shù)據(jù)．
（1）閉合電鍵后，發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)為零，小明同學(xué)利用多用電表檢查故障（電路中只有一處有故障）．先將選擇開關(guān)旋至直流電壓擋，再將紅表筆固定在g接線柱，把另一支表筆依次接f、e、d、c、a、h接線柱．對應(yīng)的現(xiàn)象如下表所示．由此可以判斷電路發(fā)生的故障是

 

（2）排除故障后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，根據(jù)得到的數(shù)據(jù)，小明同學(xué)作出了

1

I

-L圖象如圖2所示，由圖象可知電源內(nèi)阻r為

 

Ω；該電阻線單位長度的電阻R₀為

 

Ω．
（3）若電流表內(nèi)阻不能忽略，則電源內(nèi)阻r和電阻線單位長度的電阻R₀的測量值分別

 

、

 

真實(shí)值（選填“大于”、“等于”或“小于”）．

多用電表連接點(diǎn)	現(xiàn)象
g、f	多用電表無示數(shù)
g、e	多用電表無示數(shù)
g、d	多用電表示數(shù)為10V
g、c	多用電表示數(shù)為10V
g、a	多用電表示數(shù)為10V
g、h	多用電表示數(shù)為10V

Answer 1

分析：（1）用電壓表判斷故障時(shí)，若電壓表有示數(shù)，則與電壓表并聯(lián)的元件中有斷路．
（2）由圖象斜率與截距的物理意義求出電源內(nèi)阻及單位長度上的電阻．
（3）若電流表內(nèi)阻不能忽略，可將電流表內(nèi)阻等效為電源的內(nèi)阻，即r測量值為電流表內(nèi)阻和電源內(nèi)阻r之和．

解答：解：（1）用電壓表檢查故障時(shí)，若電壓表無示數(shù)，則說明與電壓表串聯(lián)的回路中有斷路，若電壓表有示數(shù)，則與電壓表并聯(lián)的元件中有斷路，由表格分析可知發(fā)生故障的是R斷路；
（2）電阻線接入電路的阻值R_線=R₀L，由閉合電路的歐姆定律可得電路電流：i=

E

R0L+R+r

則：

1

i

=

r+R

E

+

R0

E

L
由數(shù)學(xué)知識(shí)知：

1

I

-L圖象的截距表示

R+r

E

，斜率表示

R0

E

；
由圖象知截距為0.6，則

R+r

E

=0.6，所以r=0.6E-R=0.6×10-5=1Ω；
由圖象知斜率為：

1.8-0.6

1.0

=1.2，則

R0

E

=1.2，得：R₀=1.2×10=12Ω．
（3）若電流表內(nèi)阻不能忽略，則可電流表內(nèi)阻等效為電源的內(nèi)阻，即r的測量值實(shí)際為電流表內(nèi)阻和電源內(nèi)阻r真實(shí)值之和，即內(nèi)阻r測量值偏大，
而圖線斜率

R0

E

不變，故R₀的測量值等于真實(shí)值．
故答案為：（1）R斷路；（2）1；12（3）大于；等于．

點(diǎn)評(píng)：應(yīng)用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是常用的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法，要掌握描點(diǎn)法作圖的方法．要求出該電源內(nèi)阻r和該電阻線單位長度的電阻R需要分析清楚

1

I

表達(dá)的意義和圖線的斜率表達(dá)的意義，然后再結(jié)合圖線的數(shù)據(jù)解題．