Question

7．在“測定金屬絲的電阻率”實(shí)驗(yàn)中．
（1）金屬絲的直徑用螺旋測微器測得，從圖甲中讀出該金屬絲的直徑d=1.360mm；
（2）為了測量其電阻R_x的阻值，實(shí)驗(yàn)室提供如下實(shí)驗(yàn)器材：
A．待測電阻R_x（約100Ω）
B．電動(dòng)勢(shì)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的滑動(dòng)變阻器
G．最大阻值15kΩ，最大允許電流0.5A的滑動(dòng)變阻器
H．開關(guān)一個(gè)，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C、滑動(dòng)變阻器選用F（填寫選用器材前的序號(hào)即可）；
②請(qǐng)根據(jù)所選用的實(shí)驗(yàn)器材，盡可能減小實(shí)驗(yàn)誤差，設(shè)計(jì)測量電阻的電路，并畫出電路圖；
（3）若另有已知待測電阻，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(jì)了如圖乙所示的測量電路，實(shí)驗(yàn)操作步驟如下：
①按電路圖連接好實(shí)驗(yàn)器材；
②閉合電鍵S₁，電鍵S₂處于斷開狀態(tài)，讀出此時(shí)電壓表V₁的示數(shù)U、電流表示數(shù)I；
③在閉合S₂，調(diào)節(jié)變阻器R，是電流表的電流仍為步驟②的電流I，此時(shí)讀出電壓表V₁的示數(shù)U₁與電壓表V₂的示數(shù)U₂；
用上述測得的物理量來表示，待測電阻的計(jì)算式為R_x=$\frac{U-{U}_{1}+{U}_{2}}{I}$．

Answer 1

分析 （1）螺旋測微器的讀數(shù)方法，固定刻度讀數(shù)加上可動(dòng)刻度讀數(shù)，在讀可動(dòng)刻度讀數(shù)時(shí)需估讀．
（2）先根據(jù)閉合電路歐姆定律估算最大電流，選擇電流表，根據(jù)電動(dòng)勢(shì)大小選擇電壓表量程；滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法，電流表用外接法．
（3）電鍵S₂斷開和閉合時(shí)，根據(jù)歐姆定律分別列式即可求解．

解答 解：（1）螺旋測微器的固定刻度為1mm，可動(dòng)刻度為36.0×0.01mm=0.360mm，所以最終讀數(shù)為1mm+0.360mm=1.360mm．
（2）根據(jù)閉合電路歐姆定律估算最大電流，有：I=$\frac{E}{{R}_{X}}$=$\frac{6}{100}$=0.06A，故電流表選擇C，
由于待測電阻約為100Ω，對(duì)于滑動(dòng)變阻器15Ω與15kΩ，則選取15Ω滑動(dòng)變阻器，滑線變阻器選用F，因待測電阻約為100Ω，根據(jù)待測電阻阻值的平方與電壓表及電流表的電阻乘積相比較，可知待測電阻阻值偏小，故用電流表外接法，采用分壓式接法，實(shí)驗(yàn)電路設(shè)計(jì)圖，如下圖．
（3）閉合電鍵S₁，斷開電鍵S₂時(shí)，根據(jù)歐姆定律得：R_X+R_A=$\frac{U}{I}$  ①
再閉合S₂，根據(jù)歐姆定律得：U₁-U₂=IR_A②由①②解得：R_X=$\frac{U-{U}_{1}+{U}_{2}}{I}$；
故答案為：（1）1.360；（2）C；F；電路圖如圖所示；（3）$\frac{U-{U}_{1}+{U}_{2}}{I}$．

點(diǎn)評(píng) 對(duì)于基本測量儀器如游標(biāo)卡尺、螺旋測微器等要了解其原理，遇到電學(xué)實(shí)驗(yàn)題要根據(jù)歐姆定律及電表讀數(shù)要求來選擇電表的量程，當(dāng)滑動(dòng)變阻器不能起到調(diào)節(jié)作用時(shí)，應(yīng)采用分壓接法，在測定電阻時(shí)還一定要注意判斷電流表外接還是內(nèi)接問題．