题目内容

(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
 

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 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
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(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)
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Ff,方向向左,受弹簧测力计向右的拉力F,由二力平衡可知,Ff=F,测力计读数为2.60 N,所以Ff=2.60 N;又根据Ff=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.
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