Question

7．在“測定金屬絲的電阻率”實驗中．
（1）金屬絲的直徑用螺旋測微器測得，從圖甲中讀出該金屬絲的直徑d=1.360mm；
（2）為了測量其電阻R_x的阻值，實驗室提供如下實驗器材：
A．待測電阻R_x（約100Ω）
B．電動勢E=6V，內阻很小的直流電源
C．量程50mA，內阻約為50Ω的電流表
D．量程0.6A，內阻約為0.2Ω的電流表
E．量程6V，內阻約為15kΩ的電壓表
F．最大阻值15Ω，最大允許電流1A的滑動變阻器
G．最大阻值15kΩ，最大允許電流0.5A的滑動變阻器
H．開關一個，導線若干
①為了操作方便，且能比較精確地測量金屬絲的電阻值，電流表選用C、滑動變阻器選用F（填寫選用器材前的序號即可）；
②請根據所選用的實驗器材，盡可能減小實驗誤差，設計測量電阻的電路，并畫出電路圖；
（3）若另有已知待測電阻，無論用電流表內接還是外接，測量誤差較為接近，有一位同學為了消除因電表內阻所帶來的系統(tǒng)誤差，他用兩只相同的電壓表，設計了如圖乙所示的測量電路，實驗操作步驟如下：
①按電路圖連接好實驗器材；
②閉合電鍵S₁，電鍵S₂處于斷開狀態(tài)，讀出此時電壓表V₁的示數U、電流表示數I；
③在閉合S₂，調節(jié)變阻器R，是電流表的電流仍為步驟②的電流I，此時讀出電壓表V₁的示數U₁與電壓表V₂的示數U₂；
用上述測得的物理量來表示，待測電阻的計算式為R_x=$\frac{U-{U}_{1}+{U}_{2}}{I}$．

Answer 1

分析 （1）螺旋測微器的讀數方法，固定刻度讀數加上可動刻度讀數，在讀可動刻度讀數時需估讀．
（2）先根據閉合電路歐姆定律估算最大電流，選擇電流表，根據電動勢大小選擇電壓表量程；滑動變阻器采用分壓式接法，電流表用外接法．
（3）電鍵S₂斷開和閉合時，根據歐姆定律分別列式即可求解．

解答 解：（1）螺旋測微器的固定刻度為1mm，可動刻度為36.0×0.01mm=0.360mm，所以最終讀數為1mm+0.360mm=1.360mm．
（2）根據閉合電路歐姆定律估算最大電流，有：I=$\frac{E}{{R}_{X}}$=$\frac{6}{100}$=0.06A，故電流表選擇C，
由于待測電阻約為100Ω，對于滑動變阻器15Ω與15kΩ，則選取15Ω滑動變阻器，滑線變阻器選用F，因待測電阻約為100Ω，根據待測電阻阻值的平方與電壓表及電流表的電阻乘積相比較，可知待測電阻阻值偏小，故用電流表外接法，采用分壓式接法，實驗電路設計圖，如下圖．
（3）閉合電鍵S₁，斷開電鍵S₂時，根據歐姆定律得：R_X+R_A=$\frac{U}{I}$  ①
再閉合S₂，根據歐姆定律得：U₁-U₂=IR_A②由①②解得：R_X=$\frac{U-{U}_{1}+{U}_{2}}{I}$；
故答案為：（1）1.360；（2）C；F；電路圖如圖所示；（3）$\frac{U-{U}_{1}+{U}_{2}}{I}$．

點評 對于基本測量儀器如游標卡尺、螺旋測微器等要了解其原理，遇到電學實驗題要根據歐姆定律及電表讀數要求來選擇電表的量程，當滑動變阻器不能起到調節(jié)作用時，應采用分壓接法，在測定電阻時還一定要注意判斷電流表外接還是內接問題．