Question

（Ⅰ） 如图，把弹簧测力计的一端固定在墙上，用力F水平向左拉金属板，金属板向左运动，此时测力计的示数稳定（图中已把弹簧测力计的示数放大画出），则物块P受到的金属板的滑动摩擦力的大小是

 

N，方向为

 

．弹簧测力计测得物块P重13N，根据表中给出的动摩擦因数，可推算出物块P的材料为

 

材料	动摩擦因数
金属-金属	0.25
橡胶-金属	0.30
木头-金属	0.20
皮革-金属	0.28

（Ⅱ）为了测定某迭层电池的电动势（约15V）和内电阻（小于2Ω），需要把一个量程为6V的直流电压表接一个固定电阻（用电阻箱代替），改装成量程为18V的电压表，然后用伏安法测电池的电动势和内电阻，以下是该实验的操作过程：
（1）把电压表量程扩大，实验电路如图甲所示，请完成第五步的填空．
第一步：把滑动变阻器滑动片移到最右端
第二步：把电阻箱阻值调到零
第三步：闭合开关
第四步：把滑动变阻器滑动片调到适当位置，使电压表读数为6V
第五步：把电阻箱阻值调到适当值，使电压表读数为

 

V
第六步：不再改变电阻箱阻值，保持电压表和电阻箱串联，撤去其他线路，即得量程为18V的电压表

（2）上述实验可供选择的器材有：
A．迭层电池（电动势约15V，内电阻小于2Ω）
B．电压表（量程为6V，内阻约10KΩ）
C．电阻箱（阻值范围0～9999Ω，额定功率小于10W）
D．电阻箱（阻值范围0～99999Ω，额定功率小于10W）
E．滑动变阻器（阻值为0～20Ω，额定电流为2A）
F．滑动变阻器（阻值为0～2KΩ，额定电流为0.2A）
电阻箱应选

 

，滑动变阻器应选

 

（用器材前的序号表示）
（3）用扩大了量程的电压表（电压表的表盘没变），使用如图乙所示的实验电路，测量该迭层电池的电动势E和内电阻r．改变滑动变阻器的阻值，记录电压表示数，得到多组电压U和电流I的值，并作出U-I图象如图丙所示．可知电池的电动势为

 

V，内电阻为

 

Ω（保留三位有效数字）

Answer 1

分析：（Ⅰ）分析物块P的受力情况，由二力平衡可知摩擦力的大小，由滑动摩擦力公式求出动摩擦因数．
（Ⅱ）（1）把6V的直流电压表接一固定电阻（用电阻箱代替），改装为量程为18V的电压表时，将直流电压表与电阻箱串联，整个作为电压表，据题分析，电阻箱阻值调到零，电压表读数为6V，则知把电阻箱阻值调到适当值，使电压表读数为2V．
（2）根据串联电路的特点，可确定出电阻箱的电阻与电压表内阻的关系，选择电阻箱的规格．在分压电路中，为方便调节，滑动变阻器选用阻值较小的．
（3）由于电压表的表盘没变，改装后的电压表的读数应为电压表读数的3倍．U-I图线纵轴截距的3倍表示电动势，斜率的3倍大小等于电池的内阻．

解答：解：（Ⅰ）分析物块P的受力情况可知，物块P受金属板给P的滑动摩擦力F_f，方向向左，受弹簧测力计向右的拉力F，由二力平衡可知，F_f=F，测力计读数为2.60 N，所以F_f=2.60 N；又根据F_f=μG可得：μ=

Ff

G

=0.2．从表中可对比得知，物块P为木头．
    （Ⅱ）（1）把6V的直流电压表接一电阻箱，改装为量程为18V的电压表时，将直流电压表与电阻箱串联，整个作为一只电压表，据题分析，电阻箱阻值调到零，电压表读数为6V，则知把电阻箱阻值调到适当值，使电压表读数为2V．
（2）由题，电压表的量程为6V，内阻约为10kΩ，要改装成18V的电压表，根据串联电路的特点可知，所串联的电阻箱电阻应为2×10kΩ=20000Ω．故电阻箱应选电阻箱（阻值范围0～99999Ω，额定功率小于10W）．在分压电路中，为方便调节，滑动变阻器选用阻值较小的，即选E．
（3）由丙读出，外电路断路时，电压表的电压为U=4.8V，则电源的电动势为E=3×4.8=14.4V，内阻为r=

E-U

I

=

14.4-3×3

4.6

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

点评：（Ⅰ）本题考查了弹簧秤的读数和滑动摩擦力的求法，记住摩擦力的公式，难度不大．
（Ⅱ）本题涉及电表的改装，其原理是串联电路的特点．伏安法测量电源的电动势和内阻的原理是闭合电路欧姆定律，要注意路端电压应为改装后电压表的读数．