Question

（Ⅰ） 如圖，把彈簧測力計的一端固定在墻上，用力F水平向左拉金屬板，金屬板向左運動，此時測力計的示數穩定（圖中已把彈簧測力計的示數放大畫出），則物塊P受到的金屬板的滑動摩擦力的大小是

 

N，方向為

 

．彈簧測力計測得物塊P重13N，根據表中給出的動摩擦因數，可推算出物塊P的材料為

 

材料	動摩擦因數
金屬-金屬	0.25
橡膠-金屬	0.30
木頭-金屬	0.20
皮革-金屬	0.28

（Ⅱ）為了測定某迭層電池的電動勢（約15V）和內電阻（小于2Ω），需要把一個量程為6V的直流電壓表接一個固定電阻（用電阻箱代替），改裝成量程為18V的電壓表，然后用伏安法測電池的電動勢和內電阻，以下是該實驗的操作過程：
（1）把電壓表量程擴大，實驗電路如圖甲所示，請完成第五步的填空．
第一步：把滑動變阻器滑動片移到最右端
第二步：把電阻箱阻值調到零
第三步：閉合開關
第四步：把滑動變阻器滑動片調到適當位置，使電壓表讀數為6V
第五步：把電阻箱阻值調到適當值，使電壓表讀數為

 

V
第六步：不再改變電阻箱阻值，保持電壓表和電阻箱串聯，撤去其他線路，即得量程為18V的電壓表

（2）上述實驗可供選擇的器材有：
A．迭層電池（電動勢約15V，內電阻小于2Ω）
B．電壓表（量程為6V，內阻約10KΩ）
C．電阻箱（阻值范圍0～9999Ω，額定功率小于10W）
D．電阻箱（阻值范圍0～99999Ω，額定功率小于10W）
E．滑動變阻器（阻值為0～20Ω，額定電流為2A）
F．滑動變阻器（阻值為0～2KΩ，額定電流為0.2A）
電阻箱應選

 

，滑動變阻器應選

 

（用器材前的序號表示）
（3）用擴大了量程的電壓表（電壓表的表盤沒變），使用如圖乙所示的實驗電路，測量該迭層電池的電動勢E和內電阻r．改變滑動變阻器的阻值，記錄電壓表示數，得到多組電壓U和電流I的值，并作出U-I圖象如圖丙所示．可知電池的電動勢為

 

V，內電阻為

 

Ω（保留三位有效數字）

Answer 1

分析：（Ⅰ）分析物塊P的受力情況，由二力平衡可知摩擦力的大小，由滑動摩擦力公式求出動摩擦因數．
（Ⅱ）（1）把6V的直流電壓表接一固定電阻（用電阻箱代替），改裝為量程為18V的電壓表時，將直流電壓表與電阻箱串聯，整個作為電壓表，據題分析，電阻箱阻值調到零，電壓表讀數為6V，則知把電阻箱阻值調到適當值，使電壓表讀數為2V．
（2）根據串聯電路的特點，可確定出電阻箱的電阻與電壓表內阻的關系，選擇電阻箱的規格．在分壓電路中，為方便調節，滑動變阻器選用阻值較小的．
（3）由于電壓表的表盤沒變，改裝后的電壓表的讀數應為電壓表讀數的3倍．U-I圖線縱軸截距的3倍表示電動勢，斜率的3倍大小等于電池的內阻．

解答：解：（Ⅰ）分析物塊P的受力情況可知，物塊P受金屬板給P的滑動摩擦力F_f，方向向左，受彈簧測力計向右的拉力F，由二力平衡可知，F_f=F，測力計讀數為2.60 N，所以F_f=2.60 N；又根據F_f=μG可得：μ=

Ff

G

=0.2．從表中可對比得知，物塊P為木頭．
    （Ⅱ）（1）把6V的直流電壓表接一電阻箱，改裝為量程為18V的電壓表時，將直流電壓表與電阻箱串聯，整個作為一只電壓表，據題分析，電阻箱阻值調到零，電壓表讀數為6V，則知把電阻箱阻值調到適當值，使電壓表讀數為2V．
（2）由題，電壓表的量程為6V，內阻約為10kΩ，要改裝成18V的電壓表，根據串聯電路的特點可知，所串聯的電阻箱電阻應為2×10kΩ=20000Ω．故電阻箱應選電阻箱（阻值范圍0～99999Ω，額定功率小于10W）．在分壓電路中，為方便調節，滑動變阻器選用阻值較小的，即選E．
（3）由丙讀出，外電路斷路時，電壓表的電壓為U=4.8V，則電源的電動勢為E=3×4.8=14.4V，內阻為r=

E-U

I

=

14.4-3×3

4.6

=1.17Ω．
故答案為：（Ⅰ） ①2.60      ②水平向左      ③木頭
       （Ⅱ） （1）2     （2）D    E    （3）14.4  1.17

點評：（Ⅰ）本題考查了彈簧秤的讀數和滑動摩擦力的求法，記住摩擦力的公式，難度不大．
（Ⅱ）本題涉及電表的改裝，其原理是串聯電路的特點．伏安法測量電源的電動勢和內阻的原理是閉合電路歐姆定律，要注意路端電壓應為改裝后電壓表的讀數．