Question

（10分）在“測定金屬絲的電阻率”實驗中。

⑴金屬絲的直徑用螺旋測微器測得，從圖中讀出該金屬絲的直徑d＝ mm；

⑵為了測量其電阻Rx的阻值，實驗室提供如下實驗器材：

A．待測電阻Rx（約100Ω）

B．電動勢E＝6V，內(nèi)阻很小的直流電源

C．量程50mA，內(nèi)阻約為50Ω的電流表

D．量程0.6A，內(nèi)阻約為0.2Ω的電流表

E．量程6V，內(nèi)阻約為15kΩ的電壓表

F．最大阻值15Ω，最大允許電流1A的滑線變阻器

G．最大阻值15kΩ，最大允許電流0.5A的滑線變阻器

H．開關(guān)一個，導(dǎo)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 、滑線變阻器選用 （填寫選用器材前的序號即可）；

②請根據(jù)所選用的實驗器材，盡可能減小實驗誤差，設(shè)計測量電阻的電路，并在方框中畫出電路圖；

⑶若另有一只待測電阻，無論用電流表內(nèi)接還是外接，測量誤差較為接近，有一位同學(xué)為了消除因電表內(nèi)阻所帶來的系統(tǒng)誤差，他用兩只相同的電壓表，設(shè)計了如圖所示的測量電路，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)，讀出此時電壓表的示數(shù)U、電流表示數(shù)I；

③再閉合S2，調(diào)節(jié)變阻器R，使電流表的電流仍為步驟②的電流I，此時讀出電壓表的示數(shù)U1與電壓表的示數(shù)U2；

用上述測得的物理量表示，待測電阻的計算式為Rx＝ 。

 

Answer 1

⑴1.360；⑵①C，F(xiàn)；②圖略，見解析；⑶

【解析】

試題分析：⑴由圖示可知，螺旋測微器的讀數(shù)，即該金屬絲的直徑為d＝1.360mm

⑵①由所提供的電源電動勢E＝6V和待測電阻Rx（約100Ω）可知，流經(jīng)待測電阻的最大電流為0.06A＝60mA，顯然為C表量程50mA的1.2倍，D表量程0.6A的0.1倍，因此為了讀數(shù)方便和準(zhǔn)確應(yīng)選電流表C表，且可以通過滑線變阻器控制使其電流不超過量程，為了能比較精確地測定待測電阻的阻值，應(yīng)盡可能多地測量數(shù)據(jù)，且數(shù)據(jù)變化范圍也應(yīng)較大，因此滑線變阻器應(yīng)采用分壓式接法，因此選用最大最大阻值較小為15Ω的滑線變阻器F；

②由于待測電阻阻值相對較小，因此應(yīng)采用電流表的外接法，應(yīng)從其電路原理圖如下圖所示。

⑶有題意可知測量另一只待測電阻時，無論用電流表內(nèi)接還是外接，測量誤差較為接近，說明該電阻阻值大小居中，因為電流表或電壓表內(nèi)阻引起的誤差相當(dāng)，由實驗步驟可知，當(dāng)閉合S2，調(diào)節(jié)變阻器R，使電流表的電流仍為I時，電壓表的示數(shù)為U1，電壓表的示數(shù)為U2，說明電流表的電流為I時，電流表分得的電壓為UA＝U1－U2，因此在步驟②中，待測電阻兩端的電壓為Ux＝U－UA＝U＋U2－U1，解得：Rx＝＝

考點：本題主要考查了電阻的測量實驗，涉及螺旋測微器的讀數(shù)、儀器的選取、電路設(shè)計、誤差分析等問題。