Question

（1）在“驗證力的平行四邊形定則”實驗中，情況如圖甲所示，其中A為固定橡皮筋的圖釘，O為橡皮筋與細繩的結點，OB和OC為細繩．圖乙是在白紙上根據(jù)實驗結果畫出的圖．
①如圖甲，當用兩個彈簧秤同時拉橡皮筋時，必須記錄下兩彈簧秤讀數(shù)，及

 

②圖乙中的F與F′中，哪個力一定與AO共線

 

（填“F”或“F′”）．
（2）利用如圖1所示的電路測定干電池的電動勢和內(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）
定值電阻R₀=4Ω；滑動變阻器R_P（阻值范圍0～20Ω，
允許最大電流2A）開關一個，導線若干
①請根據(jù)實驗原理圖，把實物圖2連接完整（電流表量程必須選擇正確）
②某同學利用該電路完成實驗時，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．由此可判斷故障應是

 

（填選項前的字母）
A．電流表A燒毀斷路
B．定值電阻R₀斷路
C．滑動變阻器R_P滑片與電阻線之間斷開
D．滑動變阻器的電阻線斷開
③故障排除后進行實驗，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)描點如圖3，請進一步根據(jù)描出的點得出兩節(jié)干電池總的電動勢值為

 

V，干電池的總內(nèi)阻為

 

Ω．

Answer 1

分析：1、在實驗中F和F′分別由平行四邊形定則及實驗得出，明確理論值和實驗值的區(qū)別即可正確解答；本實驗中采用了兩個力合力與一個力效果相同來驗證的平行四邊形定則，因此采用“等效法”，注意該實驗方法的應用；
2、兩節(jié)電池的總電動勢約為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，注意導線不交叉，電流必須電表正接線柱流入，負接線柱流出．
對于故障分析，采用逐項代入法進行分析檢驗，選擇符合題意的選項．
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勢和內(nèi)阻．

解答：解：（1）①如圖甲，當用兩個彈簧秤同時拉橡皮筋時，必須記錄下兩彈簧秤讀數(shù)，及兩細線的方向．
②實驗中F是由平行四邊形得出的，而F′是通過實驗方法得出的，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)電池的總電動勢約為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錯誤．
C、若滑動變阻器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錯誤．
故選：C
（3）利用表格中的數(shù)據(jù)描點如圖：

據(jù)閉合電路歐姆定律U=E-Ir得，當I=0時，U=E，則U-I圖象的縱軸截距等于電源的電動勢E，圖象的斜率大小等于電源的內(nèi)阻r與R₀之和，
則由圖讀出電動勢為：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）①兩細線的方向，O點的位置
②F′
（2）①如圖
②C．
③2.90，0.55．

點評：1、在解決設計性實驗時，一定先要通過分析題意找出實驗的原理，通過原理即可分析實驗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)、故障分析等電學實驗常見的問題．估算電路中最大電流或電壓，來選擇電表的量程．圖象關鍵根據(jù)實驗原理，從數(shù)學角度分析其物理意義．