Question

12．小張和小明同學要探究一種新材料制成的圓柱體的電阻（其上標有“3.8V  0.4A”），并測繪其伏安特性曲線，提供的實驗器材有：
A．電源E（4V，內(nèi)阻約0.4Ω）
B．電壓表V（2V，內(nèi)阻為2kΩ）
C．電流表A（0.6A，內(nèi)阻約0.3Ω）
D．滑動變阻器R（0～10Ω）
E．三個定值電阻（R₁=1kΩ，R₂=2kΩ，R₃=5kΩ）
F．開關及導線若干
步驟如下：
（1）用游標為20分度的卡尺測量其長度如圖1，由圖可知其長度為5.015cm．再用螺旋測微器測量其直徑如圖2，由圖可知其直徑為0.4700cm．

（2）小明研究后發(fā)現(xiàn)，電壓表的量程不能滿足實驗要求，為了完成測量，他將電壓表進行了改裝．在給定的定值電阻中選用R₂（選填“R₁”、“R₂”或“R₃”）與電壓表串聯(lián)（選填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”），完成改裝．
（3）小張選好器材后，按照該實驗要求連接電路，如圖3所示（圖中電壓表已經(jīng)過改裝）．閉合開關前，小明發(fā)現(xiàn)電路中存在兩處不恰當?shù)牡胤�，應如何調(diào)整，請說明：
①電流表采用了內(nèi)接法，應采用外接法；
②滑片P置于了b處，應置于左端．
（4）正確連接電路后，閉合開關，移動滑動變阻器的滑片P，電壓表和電流表的示數(shù)改變，但均不能變?yōu)榱悖�由此可以推斷電路中發(fā)生的故障可能是導線8（選填圖中表示導線的序號）出現(xiàn)了斷路．

Answer 1

分析 （1）游標卡尺讀數(shù)的方法是主尺讀數(shù)加上游標讀數(shù)，不需估讀．螺旋測微器的讀數(shù)方法是固定刻度讀數(shù)加上可動刻度讀數(shù)，在讀可動刻度讀數(shù)時需估讀．
（2）據(jù)所給器材與電壓表改裝原理分析答題．
（3）根據(jù)實驗注意事項，分析圖示電路圖，從而明確錯誤原因；
（4）滑動變阻器采用限流接法時，電壓與電流不能從零開始變化，分析圖示電路圖答題．

解答 解：（1）游標卡尺的主尺讀數(shù)為50mm，游標讀數(shù)為0.05×3=0.15mm，所以最終讀數(shù)為 L=50mm+0.15mm=50.15mm=5.015cm．
螺旋測微器的固定刻度讀數(shù)為4.5mm，可動刻度讀數(shù)為0.01×20.0mm=0.200mm，所以最終讀數(shù)為 d=4.5mm+0.200mm=4.700mm=0.4700cm．
（2）燈泡額定電壓為3.8V，可以把電壓表改裝為4V量程；因電壓表量程為2V，內(nèi)阻為2kΩ，要把電壓表改裝成4V的電壓表，則根據(jù)串聯(lián)電路規(guī)律可知，$\frac{4}{2}$=$\frac{R+{R}_{V}}{{R}_{V}}$
解得：R=2kΩ，故應選擇R₂與電壓表串聯(lián)； 
（3）燈泡正常發(fā)光時的電阻為：R=$\frac{3.8}{0.4}$=9.5Ω，電壓表內(nèi)阻為4kΩ，電流表內(nèi)阻約為0.3Ω，電壓表內(nèi)阻遠大于燈泡電阻，電流表應采用外接法，由圖示電路圖可知，電流表采用內(nèi)接法，這錯誤的；由圖示電路圖可知，滑動變阻器采用分壓接法，為保護電路安全，閉合開關前，滑片應置于左端，由電路圖可知，滑片P置于b處，這是錯誤的．
故錯誤及改正措施為：電流表采用了內(nèi)接法，應采用外接法；滑片P置于b處，應置于左端；
（3）移動滑片，電壓表與電流表示數(shù)不能為零，說明滑動變阻器是限流接法，由圖示電路圖可知，可能是導線8發(fā)生斷路造成的，導致滑動變阻器成了限流接法；
故答案為：（1）5.015；0.4700；（2）R₂；串聯(lián)；（3）電流表采用了內(nèi)接法，應采用外接法；滑片P置于b處，應置于左端；（4）8．

點評 本題考查了電壓表的改裝、實驗注意事項、電路故障分析，掌握電壓表的改裝原理，根據(jù)題意確定電流表與滑動變阻器的 接法，分析清楚實驗電路圖即可正確解題．