Question

15．一同學(xué)采用伏安法測(cè)定一段阻值約為5Ω左右的金屬絲的電阻．有以下器材可
供選擇：（要求測(cè)量結(jié)果盡量準(zhǔn)確且電表示數(shù)從“0”開(kāi)始）
A．電池組（3V，內(nèi)阻約1Ω）　　B．電流表（0-3A，內(nèi)阻約0.025Ω）
C．電流表（0-0.6A，內(nèi)阻約0.125Ω）
D．電壓表（0-3V，內(nèi)阻約3kΩ）
E．電壓表（0-15V，內(nèi)阻約15kΩ）
F．滑動(dòng)變阻器（0-20Ω，額定電流1A）
G．開(kāi)關(guān)，導(dǎo)線

（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)選用的器材是ACDFG（填寫(xiě)各器材的字母代號(hào)）．
（2）請(qǐng)?jiān)趫D1的虛線框中畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖．
（3）請(qǐng)根據(jù)電路圖，連接圖2的實(shí)物圖．
（4）這位同學(xué)在一次測(cè)量時(shí)，電流表、電壓表的示數(shù)如圖3所示．由圖中電流表、電壓表的讀數(shù)可計(jì)算出金屬絲的電阻大約為5.22Ω（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 本題（1）首先由電源電動(dòng)勢(shì)大小選擇電壓表的量程，再通過(guò)求出通過(guò)待測(cè)電阻的最大電流來(lái)選擇電流表的量程；題（2）根據(jù)待測(cè)電阻滿足電流表外接法的條件可知電流表應(yīng)用外接法，通過(guò)求出電路中需要的最大電阻可知變阻器應(yīng)采用限流式接法．

解答 解：（1）根據(jù)電源電動(dòng)勢(shì)為3V可知電壓表應(yīng)選擇D；
根據(jù)歐姆定律可求出通過(guò)待測(cè)電阻的最大電流為${I}_{max}^{\;}$=$\frac{U}{{R}_{x}^{\;}}$=5A=0.6A，所以電流表應(yīng)選擇C；還需要選擇變阻器F以控制電路，
所以需要的器材是ACDFG；
（2）由于待測(cè)電阻電阻滿足$\frac{{R}_{V}^{\;}}{{R}_{x}^{\;}}＞\frac{{R}_{x}^{\;}}{{R}_{A}^{\;}}$，所以電流表應(yīng)用外接法；
根據(jù)通過(guò)電流表的最小電流為量程的$\frac{1}{3}$可求出電路中需要的最大電阻應(yīng)為${R}_{max}^{\;}$=$\frac{E}{{\frac{1}{3}I}_{A}^{\;}}$=15Ω，所以變阻器可采用限流式接法，電路圖如圖所示：

（3）實(shí)物連線圖如圖所示：

（4）電流表每小格讀數(shù)為0.02A，應(yīng)估讀到0.01A，所以電流表的讀數(shù)為I=0.46A；
電壓表每小格讀數(shù)為0.1V，應(yīng)估讀到0.01V，所以電壓表的讀數(shù)為U=2.40V，則待測(cè)電阻應(yīng)為R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.40}{0.46}Ω$≈5.22Ω
故答案為：（1）ACDFG；（2）如圖；（3）如圖；（4）5.22

點(diǎn)評(píng) 應(yīng)明確：①應(yīng)根據(jù)電源電動(dòng)勢(shì)大小或待測(cè)電阻的額定電壓來(lái)選擇電壓表的量程，根據(jù)通過(guò)待測(cè)電阻的最大電流來(lái)選擇電流表的量程；②當(dāng)變阻器的全電阻滿足電路需要的最大電阻條件時(shí)，變阻器應(yīng)采用限流式接法；③當(dāng)待測(cè)電阻滿足$\frac{{R}_{V}^{\;}}{{R}_{x}^{\;}}＞\frac{{R}_{x}^{\;}}{{R}_{A}^{\;}}$時(shí)，電流表應(yīng)用外接法，滿足$\frac{{R}_{V}^{\;}}{{R}_{x}^{\;}}＜\frac{{R}_{x}^{\;}}{{R}_{A}^{\;}}$時(shí)，電流表應(yīng)用內(nèi)接法．