Question

5．多用電表在科研和生活中有著廣泛的用途，例如探測黑箱內(nèi)的電學(xué)元件，如圖甲所示是黑箱上的三個(gè)接線柱，兩個(gè)接線柱之間最多只能接一個(gè)元件，黑箱內(nèi)所接的元件不超過兩個(gè)，某實(shí)驗(yàn)小組進(jìn)行了以下操作步驟：
①用直流電壓擋測量，A、B、C三點(diǎn)間均無電壓；
②改用歐姆擋測量，A、C間正反接阻值不變；
③用歐姆擋測量，黑表筆接A、紅表筆接B時(shí)測得的阻值較小，反接時(shí)測得的阻值較大；
④用歐姆擋測量，黑表筆接C、紅表筆接B測得阻值比黑表筆接A、紅表筆接B時(shí)測得的阻值大．

（1）上述第①步操作中說明了：黑箱內(nèi)的電學(xué)元件中沒有電源；
（2）多用電表調(diào)至歐姆擋，在正式測量電阻前需要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作是：歐姆調(diào)零；
（3）該小組選擇了“×100”擋正確操作后，第②步實(shí)驗(yàn)操作測得的示數(shù)如圖乙所示，則阻值為2200Ω；
（4）請?jiān)趫D甲中畫出黑箱內(nèi)的元件及正確的接法；
（5）該實(shí)驗(yàn)小組選擇了多用電表的某個(gè)功能擋和電阻箱來測量電源的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻，作出R-$\frac{1}{x}$圖象如圖丙所示（圖中單位均采用國際單位制中單位），則該電源的電動(dòng)勢E=1.5V，內(nèi)阻r=2.5Ω，實(shí)驗(yàn)中測量的電動(dòng)勢小于（選填“大于”、“等于”或“小于”）電源真實(shí)的電動(dòng)勢．

Answer 1

分析 （1）電壓表可以測量電路中的電壓值；
（2）歐姆表可以測量兩點(diǎn)之間的電阻值；歐姆表測量前需進(jìn)行歐姆調(diào)零．
（3）歐姆表的讀數(shù)的方法是先讀出表盤的刻度，然后再乘以倍率；
（4）二極管具有單向?qū)щ娦�，�?jù)此可知A、B間接的是二極管．A、C間應(yīng)是R₁、R₂并聯(lián)，二極管處于正向?qū)�通狀態(tài)．由此分析即可．
（5）根據(jù)閉合電路歐姆定律寫出R與$\frac{1}{I}$的函數(shù)表達(dá)式，然后根據(jù)斜率和截距的概念即可求解．

解答 解：（1）步驟①中用直流電壓擋測量，A、B、C三點(diǎn)間均無電壓說明黑箱內(nèi)的電學(xué)元件中沒有電源；
（2）多用電表調(diào)至歐姆擋，在正式測量電阻前需要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作是歐姆調(diào)零；
（3）由圖可知，在20-30之間有5個(gè)刻度，則每一個(gè)小刻度為2，該電阻的讀數(shù)為：22×100=2200Ω
（4）用歐姆擋測量，A、C間正反接阻值不變；可知A與C之間為一個(gè)定值電阻；
用歐姆擋測量，黑表筆接A、紅表筆接B時(shí)測得的阻值較小，反接時(shí)測得的阻值較大；說明A與B之間是一個(gè)二極管，結(jié)合二極管的特性可知，A接二極管的正接線柱；
用歐姆擋測量，黑表筆接C、紅表筆接B測得阻值比黑表筆接A、紅表筆接B時(shí)測得的阻值大，則說明C與B之間比A與B之間多一個(gè)電阻．
綜合以上的分析可知，探測黑箱內(nèi)的電學(xué)元件可能是有一個(gè)定值電阻和一個(gè)二極管，電路的結(jié)構(gòu)如圖．
（5）由E=IR+Ir，
變形為：R=-r+E$•\frac{1}{I}$，
根據(jù)函數(shù)斜率和截距的概念應(yīng)有：
E=k=$\frac{5-（-2.5）}{5}$=1.5V，
-r=-2.5，可得r=2.5Ω．
由于多用表存在內(nèi)電阻，所以有閉合電路歐姆定律得：E=IR+I（R_A+r），
由于在計(jì)算的過程中沒有考慮電流表的內(nèi)阻的影響，結(jié)合以上的公式可知，多用表的內(nèi)電阻對E的測量結(jié)果有影響，使測量的結(jié)果偏小．
故答案為：（1）黑箱內(nèi)的電學(xué)元件中沒有電源；（2）歐姆調(diào)零；（3）2200；（4）如圖；（5）1.5，2.5，小于

點(diǎn)評 本題考查了用多用電表研究黑箱問題，關(guān)鍵要知道一些特殊元件的特殊性質(zhì)，比如，二極管的正向?qū)�通、反向截止的特性，能根�?jù)已知信息，作出判斷．