Question

某物理實(shí)驗(yàn)小組利用實(shí)驗(yàn)室提供的器材測量一螺線管兩接線柱之間金屬絲的長度．可選用的器材如下：
A．待測螺線管三（符號(hào)）：繞制螺線管的金屬絲的電阻率為ρ，阻值為幾十歐；
B．電流表A₁：量程為10mA，內(nèi)阻r₁=40Ω；
C．電流表A₂：量程為500μA，內(nèi)阻r₂=750Ω；
D．電壓表V：量程為10V，內(nèi)阻為10kΩ；
E．定值電阻R₁：阻值為100Ω；
F．滑動(dòng)變阻器R₂：總阻值約為10Ω；
G．電源E，電動(dòng)勢約為1.5V，內(nèi)阻忽略不計(jì)；
H．開關(guān)一個(gè)及導(dǎo)線若干．
（1）用多用電表粗測金屬絲的電阻，選擇倍率“×1”和“×10”，經(jīng)正確步驟操作，多用電表表盤示數(shù)如圖，則金屬絲的電阻約為

 

Ω．

（2）為了盡可能準(zhǔn)確地測量，要求電表的指針偏轉(zhuǎn)至少要達(dá)到滿刻度的

1

3

，請你設(shè)計(jì)一種適合的電路，將你設(shè)計(jì)的電路畫在的虛線圖2框中，并標(biāo)明所用器材的代號(hào)．
（3）已知金屬絲的直徑為D，要測量的物理量是

 

．用已知量和測得量的符號(hào)表示金屬絲的長度L，則L=

 

．

Answer 1

分析：本題的關(guān)鍵是因電源電動(dòng)勢小于電壓表量程的

1

3

，所以不能使用電壓表，只能使用兩個(gè)電流表，然后根據(jù)兩電流表滿偏電流與滿偏電壓間的關(guān)系，畫出幾種可能的電路圖，即可求解．

解答：解：（1）由于歐姆表指針指在歐姆表中值電阻附近時(shí)讀數(shù)較準(zhǔn)，所以應(yīng)按×1倍率讀數(shù)，讀數(shù)為R=1×38Ω=38Ω；
（2）由于電源電動(dòng)勢為1.5V，小于電壓表量程

1

3

，所以不能使用電壓表V來測量電壓，由于兩電流表的滿偏電壓分別為U₁=I₁r₁=0.4V，U₂=I₂r₂=0.375V，可將待測電阻與電流表A₂串聯(lián)然后再與A₁ 并聯(lián)，如電路一圖所示；（或因電流表A₂的滿偏電流小于 A₁ 的滿偏電流，可將待測電阻與電流表 A₂并聯(lián)再與A₁ 串聯(lián)，如電路圖二所示）；又由于滑動(dòng)變阻器的最大電阻遠(yuǎn)小于待測電阻，所以變阻器應(yīng)用分壓式接法．（兩種電路圖選任意一種即可）

（3）若是電路一：由I₂（R+r₂）=I₁r₁，又R=

ρL

1 4 πD2

，聯(lián)立解得：L=

πD2I2r2

4ρ(I1-I2)

；
若用電路二：由I₁=I₂+

I2r2

R

，又R=

ρL

1 4 πD2

，聯(lián)立解得：L=

πD2I2r2

4ρ(I1-I2)

；
故答案為：（1）38；（2）如圖所示；（3）通過電流A₁的電流I₁、通過電流表A₂的電流I₂，

πD2I2r2

4ρ(I1-I2)

或

πD2I2r2

4ρ(I1-I2)

．

點(diǎn)評：測量電阻的方法除了伏安法外，還有“安安法”（即兩個(gè)電流表組合）、“伏伏法”（兩個(gè)電壓表組合）等．