Question

（1）以下是小丽同学在“探究共点力作用下物体的平衡条件”实验中的操作步骤．请完成步骤中的填空：A．将

（1）以下是小丽同学在“探究共点力作用下物体的平衡条件”实验中的操作步骤．请完成步骤中的填空：A．将一方形薄木板平放在桌面上，在板面上用图钉固定好白纸，将三个弹簧测力计的挂钩用细线系在小铁环上，如图甲所示B．先将其中两个测力计固定在图板上，再沿某一方向拉着第三个测力计．当铁环______时，分别记下测力计的示数F1、F2、F3和______，并作出各个力的图示C．按______作出F1、F2的合力，如图乙所示．比较F12和______，由此，找出三个力F1、F2、F3的关系．（2）小明、小刚、小敏所在的学习兴趣小组在研究玩具电动机的工作状态时，想描绘出电动机工作时两端电压U和通过电动机线圈的电流I的U-I图线．实验室备有下列器材：待测电动机M（额定电流0.9A，额定电压4．O V）电流表A1（量程5A，内阻约0.1Ω）电流表A2（量程0.6A，内阻2.0Ω）电压表V1（量程4.5V，内阻约8kΩ）电压表V2（量程3V，内阻约10kΩ）电阻箱R0（0～99.9Ω）滑动变阻器R1（最大阻值为100Ω）滑动变阻器R2（最大阻值为10Ω）电源E（电动势为6V，内阻很小）开关S，导线若干为了达到实验目的且操作方便、并尽可能提高测量精度，他们设计了图丙所示的测量电路图，并让小明先把量程为0.6A的电流表改装成了量程为1.0A的电流表．①图丙中电流表应选______，电压表应选______，滑动变阻器应选______；虚线框中的元件是______．（均填器材代号字母）②实验中，小组同学团结合作、按正确操作完成了实验．小敏根据探测记录，作出了图乙所示的M在不转动和转动两种情形下两端电压U随电流I变化的图线丁．由图丁可知，M内部线圈的电阻约为______Ω．（结果保留两位有效数字）③小刚根据小敏作出的U-I图线对M两端电压数据进行比较．他发现：M两端电压为2.5V时通过M的电流，居然小于M两端电压为2.0V时通过M的电流！出现这一结果的主要原因是：______．

Answer 1

（1）本实验探究共点力作用下物体的平衡条件，所以平衡时铁环保持静止状态，此时要记录测力计的示数F₁、F₂、F₃和它们的方向，根据平行四边形定值作出F₁、F₂的合力，比较F₁₂和F₃的关系即可求出结论．
（2）①电压表测量电动机电压，而电动机额定电压为4V，所以电压表选择V₁（量程4.5V，内阻约8kΩ），
电动机的额定电流为0.9A，所以电流表不能选用量程5A的，则选用A₂（量程0.6A，内阻2.0Ω），则在电流表上需要并联一个电阻，以增大其量程，所以虚线框中的元件是电阻箱R₀（0～99.9Ω），滑动变阻器使用最大阻值较小的，有利于数据的测量和误差的减小，故选滑动变阻器R₂（最大阻值为10Ω）；
②电动机M在不转动为纯电阻电路，根据欧姆定律得：
M内部线圈的电阻r=

U

I

＝

2.0

0.8

＝2.5Ω；
③根据图象数据可知，两个状态下M的输入功率几乎相等，M不转动时，输入电能全部转化为热能，但是M转动起来后，输入电能只有一小部分转化为内能，由P_热=I²R可知，P_热变小，I变小．
故答案为：（1）平衡；它们的方向；平行四边形定则；F₃；
（2）①A₂；V₁；R₂；R₀；②2.5；③两个状态下M的输入功率几乎相等，M不转动时，输入电能全部转化为热能，但是M转动起来后，输入电能只有一小部分转化为内能，由P_热=I²R可知，P_热变小，I变小．