Question

（1）在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)中，情況如圖甲所示，其中A為固定橡皮筋的圖釘，O為橡皮筋與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn)，OB和OC為細(xì)繩．圖乙是在白紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出的圖．
①如圖甲，當(dāng)用兩個(gè)彈簧秤同時(shí)拉橡皮筋時(shí)，必須記錄下兩彈簧秤讀數(shù)，及

 

②圖乙中的F與F′中，哪個(gè)力一定與AO共線

 

（填“F”或“F′”）．
（2）利用如圖1所示的電路測(cè)定干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻，提供的器材有：

待測(cè)干電池兩節(jié)，每節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)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(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理圖，把實(shí)物圖2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

 

（填選項(xiàng)前的字母）
A．電流表A燒毀斷路
B．定值電阻R₀斷路
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)如下表：

U/V	2.40	2.00	1.80	1.60	1.40	1.10	0.90	0.60
I/A	0.12	0.20	0.25	0.30	0.35	0.40	0.45	0.50

利用表格中的數(shù)據(jù)描點(diǎn)如圖3，請(qǐng)進(jìn)一步根據(jù)描出的點(diǎn)得出兩節(jié)干電池總的電動(dòng)勢(shì)值為

 

V，干電池的總內(nèi)阻為

 

Ω．

Answer 1

分析：1、在實(shí)驗(yàn)中F和F′分別由平行四邊形定則及實(shí)驗(yàn)得出，明確理論值和實(shí)驗(yàn)值的區(qū)別即可正確解答；本實(shí)驗(yàn)中采用了兩個(gè)力合力與一個(gè)力效果相同來驗(yàn)證的平行四邊形定則，因此采用“等效法”，注意該實(shí)驗(yàn)方法的應(yīng)用；
2、兩節(jié)電池的總電動(dòng)勢(shì)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．
對(duì)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)．
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(shì)和內(nèi)阻．

解答：解：（1）①如圖甲，當(dāng)用兩個(gè)彈簧秤同時(shí)拉橡皮筋時(shí)，必須記錄下兩彈簧秤讀數(shù)，及兩細(xì)線的方向．
②實(shí)驗(yàn)中F是由平行四邊形得出的，而F′是通過實(shí)驗(yàn)方法得出的，其方向一定與橡皮筋的方向相同，圖乙中的F與F′中，F(xiàn)′一定與AO共線．
（2）①兩節(jié)電池的總電動(dòng)勢(shì)約為3V，電壓表量程可選0-3V．電路中最大電流為：I_max=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）利用表格中的數(shù)據(jù)描點(diǎn)如圖：

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(shì)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(shì)為：E=2.90V
內(nèi)阻為：r=

△U

△I

-R₀=

2.90-0.40

0.55

-4Ω=0.55Ω．
故答案為：（1）①兩細(xì)線的方向，O點(diǎn)的位置
②F′
（2）①如圖
②C．
③2.90，0.55．

點(diǎn)評(píng)：1、在解決設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)時(shí)，一定先要通過分析題意找出實(shí)驗(yàn)的原理，通過原理即可分析實(shí)驗(yàn)中的方法及誤差分析．
2、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．