Question

19．檢測一個標(biāo)稱值為5Ω的滑動變阻器．可供使用的器材如下：
A．待測滑動變阻器R_x，全電阻約為5Ω（電阻絲繞制緊密，匝數(shù)清晰可數(shù)）
B．電流表A₁，量程0.6A，內(nèi)阻約0.6Ω
C．電流表A₂，量程3A，內(nèi)阻約0.12Ω
D．電壓表V₁，量程15V，內(nèi)阻約15kΩ
E．電壓表V₂，量程3V，內(nèi)阻約3kΩ
F．滑動變阻器R，全電阻約2OΩ
G．直流電源E，電動勢3V，內(nèi)阻不計
H．游標(biāo)卡尺
I．毫米刻度尺
J．電鍵S、導(dǎo)線若干
（1）用伏安法測定R_x的全電阻值，所選電流表為A₁（填“A₁”或“A₂”），所選電壓表為V₂（填“V₁”或“V₂”）．
（2）畫出測量電路的原理圖1，并根據(jù)所畫原理圖將圖2中實物連接成測量電路．
（3）為了進一步測量待測滑動變阻器電阻絲的電阻率，需要測量電阻絲的直徑和總長度，在不破壞變阻器的前提下，請設(shè)計一個實驗方案，寫出所需器材及操作步驟，并給出直徑和總長度的表達式．

Answer 1

分析 選擇電表時要求通過的電流或電壓值不能小于量程的$\frac{1}{3}$，需要根據(jù)歐姆定律估算才行；當(dāng)R_x＜$\sqrt{{R}_{A}{R}_{V}}$時，電流表應(yīng)用外接法接法，選擇滑動變阻器接法時，應(yīng)先根據(jù)閉合電路歐姆定律估算電路的最大電阻，若變阻器的全電阻大于或與之接近，則變阻器可以用限流式接法，此時若變阻器的全電阻值不是太大，也可以用分壓式接法．

解答 解：（1）根據(jù)歐姆定律估算出通過待測電阻的最大電流為I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3}{5}$A=0.6A，所以電流表應(yīng)選A₁，因為電源電動勢為3V，所以電壓表應(yīng)選V₂．
（2）電路原理圖和對應(yīng)的實物連接如圖

（3）方案一：需要的器材：游標(biāo)卡尺、毫米刻度尺
主要操作步驟：①數(shù)出變阻器線圈纏繞匝數(shù)n
②用毫米刻度尺（也可以用游標(biāo)卡尺）測量所有線圈的排列長度L，可得電阻絲的直徑為d=$\frac{L}{n}$
③用游標(biāo)卡尺測量變阻器線圈部分的外徑D，可得電阻絲總長度l=nπ（D-$\frac{l}{n}$）
也可以用游標(biāo)卡尺測量變阻器瓷管部分的外徑D，得電阻絲總長度l=nπ（D+$\frac{l}{n}$）
④重復(fù)測量三次，求出電阻絲直徑和總長度的平均值
方案二：需要的器材：游標(biāo)卡尺
主要操作步驟：
①數(shù)出變阻器線圈纏繞匝數(shù)n
②用游標(biāo)卡尺測量變阻器線圈部分的外徑D和瓷管部分的外徑D₂，可得電阻絲的直徑d=$\frac{{D}_{1}-{D}_{2}}{2}$；電阻絲總長度l=$\frac{nπ}{2}$（D₁+D₂）
③重復(fù)測量三次，求出電阻絲直徑和總長度的平均值
故答案為：（1）A₁；  V₂；
（2）如圖；
（3）如上．

點評 設(shè)計電路時，要通過估算，當(dāng)電壓表內(nèi)阻遠大于待測電阻電阻或R_x＜$\sqrt{{R}_{A}{R}_{V}}$時應(yīng)用外接法，否則用內(nèi)接法；當(dāng)要求電流或電壓從零調(diào)或變阻器全電阻遠小于待測電阻值時，變阻器應(yīng)用分壓式，一般來說變阻器能用限流式的也可以用分壓式．