Question

（Ⅰ）用電流場(chǎng)模擬靜電場(chǎng)描繪電場(chǎng)中的等勢(shì)線實(shí)驗(yàn)時(shí)，
（1）在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，要把復(fù)寫紙、導(dǎo)電紙、白紙鋪放在木板上，它們的順序（自上而下）是①

導(dǎo)電紙

②

復(fù)寫紙

③

白紙

．導(dǎo)電紙上涂有導(dǎo)電物質(zhì)的一面向

上

．
（2）為描繪不同情形的等勢(shì)線，某同學(xué)作了以下設(shè)計(jì)，其中哪些情況是能夠?qū)崿F(xiàn)的？

BC

A．如圖甲，圓柱形電極A、B均接電源正極，用以模擬等量正電荷的電場(chǎng)
B．如圖乙，圓柱形電極A接電源正極，圓環(huán)電極B接電源負(fù)極，用以模擬正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)
C．如圖丙，兩平行的長(zhǎng)條形電極分別接電源正、負(fù)極，用以模擬勻強(qiáng)電場(chǎng)
D．如圖丁，圓柱形電極A接電源負(fù)極，用以模擬負(fù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)

（Ⅱ）實(shí)驗(yàn)室內(nèi)有一電壓表，量程為5000mV，內(nèi)阻約為2.5kΩ．現(xiàn)要測(cè)量其內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)室提供如下器材：電源E₁（電動(dòng)勢(shì)為3V，內(nèi)阻不計(jì)），電源E₂（電動(dòng)勢(shì)6V，內(nèi)阻不計(jì)），電阻箱R（0-9999Ω），滑線變阻器R₁（總阻值約15Ω，額定電流1A），滑線變阻器R₂（總阻值約150Ω，額定電流1A），開(kāi)關(guān)S及導(dǎo)線若干．在既不損壞儀器又能使精確度盡可能高的條件下，請(qǐng)你根據(jù)提供的器材，設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)量電壓表內(nèi)阻的電路．
（1）在方框內(nèi)（圖1）畫出你所設(shè)計(jì)的電路圖；
（2）在你設(shè)計(jì)的電路中，電源應(yīng)選

E₂

，滑線變阻器應(yīng)選

R₁

；
（3）用你設(shè)計(jì)的電路測(cè)量出的電壓表內(nèi)阻將

大于

真實(shí)值（填等于、小于或大于）；
（4）若實(shí)驗(yàn)用的器材如圖2所示，圖中已連好部分連線，在不變動(dòng)已有連線的前提下，正確完成其余連線．

Answer 1

分析：（Ⅰ）（1）直接測(cè)量靜電場(chǎng)中電勢(shì)比較困難，本題抓住靜電場(chǎng)與恒定電流場(chǎng)相似，用恒定電流場(chǎng)模擬靜電場(chǎng)，兩電極模擬兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷；
采用作圖法作出等勢(shì)線，而作圖利用復(fù)寫紙作在白紙上，整個(gè)操作在導(dǎo)電線是進(jìn)行，可知在木板上依次鋪放導(dǎo)電紙、復(fù)寫紙和白紙；導(dǎo)電紙與電極接觸應(yīng)良好，有導(dǎo)電物質(zhì)的一面應(yīng)朝上．
（2）此實(shí)驗(yàn)用電流場(chǎng)模擬靜電場(chǎng)，導(dǎo)電紙上必須形成電流．根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理進(jìn)行判斷．
（Ⅱ）（1）由于沒(méi)有電流表，不能測(cè)量電流，可采用半偏法設(shè)計(jì)電路：將待測(cè)電壓表與電阻箱串聯(lián)，變阻器采用分壓式接法．
（2）電源的電動(dòng)勢(shì)應(yīng)大于電壓表的量程．變阻器接成分壓時(shí)，為方便調(diào)節(jié)，應(yīng)選用總電阻較小的變阻器．
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，分析誤差．注意并聯(lián)支路的電阻增大時(shí)，并聯(lián)總電阻增大，變阻器輸出的電壓將增大．

解答：解：（Ⅰ）（1）本實(shí)驗(yàn)是用恒定電流場(chǎng)來(lái)模擬靜電場(chǎng)；在木板上依次鋪放導(dǎo)電紙、復(fù)寫紙和白紙；放置導(dǎo)電紙時(shí)有導(dǎo)電物質(zhì)的一面應(yīng)向上，否則無(wú)法找到等勢(shì)點(diǎn)．
（2）A、圓柱形電極A、B均接電源正極，AB之間不能形成電流，無(wú)法用靈敏電流計(jì)找到等勢(shì)點(diǎn)．故A錯(cuò)誤．
B、C、圓柱形電極A接電源正極，圓環(huán)電極B接電源負(fù)極，可以在AB之間形成電流，產(chǎn)生恒定的電流場(chǎng)，可以用此電流場(chǎng)模擬靜電場(chǎng)．故BC均正確．
D、只有一個(gè)電極，無(wú)電流，無(wú)不能模擬靜電場(chǎng)，故D錯(cuò)誤；
故選：BC．
（Ⅱ）（1）由于沒(méi)有電流表，不能測(cè)量電流，可采用半偏法設(shè)計(jì)電路：將待測(cè)電壓表與電阻箱串聯(lián)，變阻器采用分壓式接法，電路圖如右所示：

（2）電源的電動(dòng)勢(shì)應(yīng)大于電壓表的量程，故選E₂．變阻器接成分壓時(shí)，為方便調(diào)節(jié)，應(yīng)選用總電阻較小的變阻器，故選R₁．
（3）當(dāng)保持滑線變阻器滑片的位置不變，調(diào)節(jié)電阻箱電阻變大時(shí)，電阻箱與電壓表串聯(lián)的總電阻增大，總電壓增大，所以電阻箱實(shí)際電壓大于電壓表的電壓，由于串聯(lián)，電阻箱的電阻大于電壓表的內(nèi)阻，而用電阻箱的電阻代表電壓表的內(nèi)阻，測(cè)量值將大于真實(shí)值．
（4）實(shí)物連線如圖：

故答案為：
（Ⅰ）（1）導(dǎo)電紙，復(fù)寫紙，白紙，上；（2）BC．
（Ⅱ）（1）電路圖；（2）E₂，R₁；（3）大于；（4）實(shí)物連線．

點(diǎn)評(píng)：第一小題關(guān)鍵是用恒定電流場(chǎng)來(lái)模擬靜電場(chǎng)，用靈敏電流計(jì)尋找等勢(shì)點(diǎn)，作出等勢(shì)線；第二小題是一種等效替代的設(shè)計(jì)思路，是常用的半偏法；畫電路圖時(shí)，要與實(shí)物圖匹配，儀器上要標(biāo)上符號(hào)．