Question

甲同学采用如图甲所示的电路测定电源的电动势和内电阻．实验室提供的器材：电压表（0～3V）、电流表（0～0.6A）、多用电表、滑动变阻器R、电源、开关S、导线及若干个定值电阻．
（1）连好电路后，当该同学闭合开关S，发现电流表的示数为0，电压表的示数不为0．检查各接线柱均未接错，接触良好，且电路未发生短路；他用多用电表的电压档检查电路，把两表笔分别接bc和de时，示数均为0，把两表笔接cd时，示数与电压表的示数相同，由此可推断故障是______．

I/A	0.10	0.20	0.30	0.40	0.50	0.60
U/V	2.93	2.87	2.85	2.77	2.75	2.70

（2）排除故障后，该同学顺利完成实验数据的测量，如下表所示．并根据数据在空白的坐标纸上，作出乙图所示的U-I图线，该图存在多处不妥之处，请指出．（能指出两处不妥之处的该小题得满分）．
（3）①为了在实验中保护电流表和调节电阻时电流表、电压表的示数变化均明显，乙同学对甲同学的实验进行改进，设计了如图丙所示的电路，丙图中电阻R应选取下列备选电阻______（用字母表示）．
A．1Ω B．5Ω           C．10Ω            D．20Ω
②若乙同学用图丙的实验电路进行实验，只测得两组数据为I₁、U₁、I₂、U₂．则该电源内电阻r=______（请用物理量的字母表示）

Answer

（1）由于电流表示数为零，电压表示数不为零，说明电路出现断路．若电路中只有一处断路，用电压表两表笔逐段（如ab、bc、cd、…）依次并联进行测量，若与哪一段电路并联时电压表指针偏转，说明此段电路断路．
（2）U轴坐标起点的选取从0开始使得图象分布在一个很小的区域内，该同学建立坐标时没有标明所用单位也是不妥．
（3）根据闭合电路欧姆定律列出等式求解．
【解析】
（1）由于电流表示数为零，电压表示数不为零，说明电路出现断路．若电路中只有一处断路，用电压表两表笔逐段（如ab、bc、cd、…）依次并联进行测量，若与哪一段电路并联时电压表指针偏转，说明此段电路断路．原因是如果电路中仅有一处断路，那么整个电路的电势差全部降落在断路之处，其余各处电压均为零．所以当电压表两表笔接cd时，由于示数与电压表的示数相同，故与电压表并接的两点之间断路，应是滑动变阻器发生断路故障．
（2）由乙图可知，图线几乎分布在一个很小的区域内，原因是电压U的取值范围在2.70～3.00V之间，而U轴坐标起点的选取从0开始显然不妥；此外该同学建立坐标时没有标明所用单位也是不妥；还有画图线时应尽量使更多的点落在直线上，不在直线的点应尽量对称分布在直线的两侧，偏离直线太远的点应去掉，该同学作图时没有将不在直线上的点均匀分布在直线两侧也是不妥之处．
（3）保护电阻R应大约为=5Ω，所以B选项正确；
根据闭合电路欧姆定律有
E=U1+I1（R+r），
E=U2+I2（R+r），
解得r=-R．
故答案为：（1）滑动变阻器R断路 
（2）①U轴坐标起点选取不当；②U，I轴没有标记用何单位；
③没有把不在直线上的点均匀分布直线两侧
（3）①B ②r=-R