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接線柱，兩個接線柱之間最多只能接一個元件，黑箱內(nèi)所接的元件不超過兩個，某實驗小組進(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時測得的阻值較小，反接時測得的阻值較大；
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)行的實驗操作是：歐姆調(diào)零；
（3）該小組選擇了“×100”擋正確操作后，第②步實驗操作測得的示數(shù)如圖乙所示，則阻值為2200Ω；
（4）請在圖甲中畫出黑箱內(nèi)的元件及正確的接法；
（5）該實驗小組選擇了多用電表的某個功能擋和電阻箱來測量電源的電動勢和內(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），則該電源的電動勢E=1.5V，內(nèi)阻r=2.5Ω，實驗中測量的電動勢小于（選填“大于”、“等于”或“小于”）電源真實的電動勢．

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娦裕瑩?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)行的實驗操作是歐姆調(diào)零；
（3）由圖可知，在20-30之間有5個刻度，則每一個小刻度為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之間為一個定值電阻；
用歐姆擋測量，黑表筆接A、紅表筆接B時測得的阻值較小，反接時測得的阻值較大；說明A與B之間是一個二極管，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時測得的阻值大，則說明C與B之間比A與B之間多一個電阻．
綜合以上的分析可知，探測黑箱內(nèi)的電學(xué)元件可能是有一個定值電阻和一個二極管，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�。�
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．