Question

2．在“測定金屬的電阻率”的實驗中，電阻絲的電阻R_x約為20Ω．
①用螺旋測微器測量電阻絲直徑，其示數(shù)如圖1所示，則該電阻絲直徑的測量值d=0.213mm；
②實驗中除開關(guān)、若干導(dǎo)線之外還能提供下列器材：
電壓表V₁（量程0～3V，內(nèi)阻約3kΩ）；
電壓表V₂（量程0～15V，內(nèi)阻約15kΩ）；
電流表A₁（量程0～200mA，內(nèi)阻約3Ω）；
電流表A₂（量程0～0.6A，內(nèi)阻約0.1Ω）；
滑動變阻器R₁（0～10Ω）；
滑動變阻器R₂（0～500Ω）；
電源E （電動勢為3.0V，內(nèi)阻不計）．
為了調(diào)節(jié)方便，測量準(zhǔn)確，實驗中電壓表應(yīng)選${V}_{1}^{\;}$，電流表應(yīng)選${A}_{1}^{\;}$．為了使實驗中電阻絲兩端電壓變化范圍盡量大一些，且便于調(diào)節(jié)，滑動變阻器應(yīng)選${R}_{1}^{\;}$；（選填器材的名稱符號）
③請根據(jù)圖2所示電路，用連線代替導(dǎo)線將圖3中的實驗器材連接起來，并使滑動變阻器置于最左端時接通電路后流過電阻絲的電流最��；
④滑動變阻器R₁、R₂的兩個固定端接線柱之間的距離相等．在該實驗中，若將滑動變阻器R₁、R₂分別接入上述電路，測量滑動變阻器最左端到滑片P的距離x，則圖4中電壓表示數(shù)U隨x變化的圖象可能正確的是A．（圖中實線表示接入R₁時的情況，虛線表示接入R₂時的情況）

Answer 1

分析 本題①讀數(shù)時要分成整數(shù)部分和小數(shù)部分兩部分來讀，注意半毫米刻度線是否露出；②首先根據(jù)電源電動勢大小來選擇電壓表量程，根據(jù)通過待測電阻的最大電流來選擇兩電表的量程，根據(jù)要求電壓調(diào)節(jié)范圍大可知變阻器應(yīng)采用分壓式接法，應(yīng)選擇阻值小的變阻器以方便調(diào)節(jié)；題③連線時應(yīng)先連好分壓電路；題④的關(guān)鍵是根據(jù)歐姆定律寫出變阻器輸出電壓的表達(dá)式，然后再根據(jù)歐姆定律討論即可．

解答 解：①螺旋測微器的讀數(shù)為d=0+21.3×0.01mm=0.213mm；
②根據(jù)電源電動勢大小可知電壓表應(yīng)選擇${V}_{1}^{\;}$；
根據(jù)歐姆定律可知通過待測電阻的最大電流為${I}_{max}^{\;}$=$\frac{U}{{R}_{x}^{\;}}$=$\frac{3}{20}A$=150mA，所以電流表應(yīng)選擇${A}_{1}^{\;}$；
根據(jù)實驗要求電壓調(diào)節(jié)范圍盡量大可知變阻器應(yīng)采用分壓式接法，應(yīng)選擇阻值小的變阻器${R}_{1}^{\;}$以方便調(diào)節(jié)；
③實物連線圖如圖所示：

④設(shè)變阻器的全電阻為R，變阻器左端電阻為${R}_{1}^{\;}$，根據(jù)歐姆定律可求出變阻器的輸出電壓應(yīng)為U=$\frac{E}{R}{•R}_{并}^{\;}$，
設(shè)變阻器兩接線柱距離為L，則單位長度的電阻為${R}_{0}^{\;}$=$\frac{R}{L}$，所以${R}_{1}^{\;}$=x${•R}_{0}^{\;}$=$\frac{R}{L}•x$，
由于${R}_{并}^{\;}$${＜R}_{x}^{\;}$，且${R}_{1}^{\;}$越小時${R}_{并}^{\;}$越接近${R}_{1}^{\;}$，所即變阻器的輸出電壓${U}_{出}^{\;}$＜$\frac{E}{L}•x$，考慮電阻絲是圓形不是直線，所以U-x圖象一定不能是線性關(guān)系，排除C、D選項，再根據(jù)上面分析可知，當(dāng)變阻器的全電阻越小時線性越好，變阻器的輸出電壓越大，所以可能符合實際的圖象應(yīng)是A；
故答案為：①0.213；②${V}_{1}^{\;}$，${A}_{1}^{\;}$，${R}_{1}^{\;}$；③如圖；④A

點評 應(yīng)明確：①應(yīng)根據(jù)電源電動勢或待測電阻的額定電壓大小來選擇電壓表的量程，根據(jù)通過待測電阻的最大電流來選擇電流表的量程；②當(dāng)變阻器采用分壓式接法時，應(yīng)選擇阻值小的變阻器以方便調(diào)節(jié)；③當(dāng)變阻器的全電阻越小或變阻器阻值與待測電路的電阻相比越小時，變阻器的輸出電壓越接近線性關(guān)系．