Question

10．實驗室進了一批低電阻的電磁螺線管，已知螺線管使用的金屬絲電阻率ρ=1.7×10^-8Ωm．課外活動小組的同學設計了一個試驗來測算螺線管使用的金屬絲長度．他們選擇了多用電表、電流表、電壓表、開關(guān)、滑動變阻器、螺旋測微器（千分尺）、導線和學生電源等．

（1）他們使用多用電表粗測金屬絲的電阻，操作過程分以下三個步驟：（請?zhí)顚懙冖诓讲僮鳎?br />①將紅、黑表筆分別插入多用電表的“+”、“-”插孔；選擇電阻檔“×1”；
②將紅、黑表筆短接，調(diào)整歐姆調(diào)零旋鈕使指針指在歐姆零處；
③把紅黑表筆分別與螺線管金屬絲的兩端相接，多用表的示數(shù)如圖（a）所示．
（2）根據(jù)多用電表示數(shù)，為了減少實驗誤差，并在實驗中獲得較大的電壓調(diào)節(jié)范圍，應從圖（b）的A、B、C、D四個電路中選擇D電路來測量金屬絲電阻；
（3）他們使用千分尺測量金屬絲的直徑，示數(shù)如圖c所示，金屬絲的直徑為0.260mm；
（4）根據(jù)多用電表測得的金屬絲電阻值，可估算出繞制這個螺線管所用金屬絲的長度約為13m．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）
（5）他們正確連接電路，接通電源后，調(diào)節(jié)滑動變阻器，發(fā)現(xiàn)電流始終無示數(shù)．請設計一種方案，利用多用電表檢查電路故障并寫出判斷依據(jù)．（只需寫出簡要步驟）①使用多用電表的電壓檔位，接通電源，逐個測量各元件、導線上的電壓，若電壓等于電源電壓，說明該元件或?qū)Ь�斷路故障．
②使用多用電表的電阻檔位，斷開電路或拆下元件、導線，逐個測量各元件、導線上的電阻，若電阻為無窮大，說明該元件或?qū)Ь�斷路故．．

Answer 1

分析 （1）用歐姆表測電阻，每次換擋后和測量前都要重新調(diào)零（指歐姆調(diào)零）．
（2）根據(jù)題意確定滑動變阻器與電流表的接法，然后選擇實驗電路．
（3）螺旋測微器固定刻度與可動刻度示數(shù)之和是螺旋測微器的示數(shù)．
（4）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，應用電阻定律求出導線的長度．
（5）常見的電路故障有斷路與短路，可以用電壓表或歐姆表檢查電路故障．

解答 解：（1）②選擇擋位后，要對歐姆表進行歐姆調(diào)零，即：將紅、黑表筆短接，調(diào)整歐姆調(diào)零旋鈕使指針指在歐姆零處．
（2）為測多組實驗數(shù)據(jù)，使電壓與電流變化范圍大些，滑動變阻器應采用分壓接法；由歐姆表所示可知，金屬絲電阻約為4歐姆，電流表內(nèi)阻很小，約為零點幾歐姆，電壓表內(nèi)阻很大，約為幾千歐姆甚至幾萬歐姆，電壓表內(nèi)阻遠大于電阻絲阻值，電流表應采用外接法，故選圖D所示電路．
（3）由圖所示螺旋測微器可知，固定刻度示數(shù)為0mm，可動刻度示數(shù)為26.0×0.01mm=0.260mm，則螺旋測微器示數(shù)為0mm+0.260mm=0.260mm．   
（4）由R=ρ$\frac{L}{S}$得：L=$\frac{RS}{ρ}$=$\frac{Rπ（\fracg8iyiq8{2}）^{2}}{ρ}$，代入數(shù)據(jù)解得：L=12.5m，由于結(jié)果保留兩位有效數(shù)字，所以為：13m．
（5）電流表無示數(shù)，電路存在斷路，可以用如下方法檢測電路故障：①使用多用電表的電壓檔位，接通電源，逐個測量各元件、導線上的電壓，若電壓等于電源電壓，說明該元件或?qū)Ь�斷路故障．
②使用多用電表的電阻檔位，斷開電路或拆下元件、導線，逐個測量各元件、導線上的電阻，若電阻為無窮大，說明該元件或?qū)Ь�斷路故障．
故答案為：（1）②將紅、黑表筆短接，調(diào)整歐姆調(diào)零旋鈕使指針指在歐姆零處；（2）D；（3）0.260（0.258-0.262 mm均正確）；（4）13；
（5）①使用多用電表的電壓檔位，接通電源，逐個測量各元件、導線上的電壓，若電壓等于電源電壓，說明該元件或?qū)Ь�斷路故障．
②使用多用電表的電阻檔位，斷開電路或拆下元件、導線，逐個測量各元件、導線上的電阻，若電阻為無窮大，說明該元件或?qū)Ь�斷路故．

點評 毆姆調(diào)零與機械調(diào)零要區(qū)分，前者是調(diào)節(jié)毆姆表內(nèi)的滑動變阻器的電阻來使電流表達到滿偏；后者是螺絲刀調(diào)節(jié)指針使其電流為零．