Question

16．某同學(xué)要測(cè)量一電阻線圈兩接線柱之間金屬絲長(zhǎng)度，已知繞制電阻線圈的金屬絲電阻率為ρ，可選用的器材如下：
A．電源E，電動(dòng)勢(shì)約為1.5V，內(nèi)阻忽略不計(jì)
B．待測(cè)電阻線圈L
C．滑動(dòng)變阻器R：最大阻值約為10Ω
D．電壓表V₁：量程為3V，內(nèi)阻約為3kΩ
E．電壓表V₂：量程為15V，內(nèi)阻r為30kΩ
F．電流表A₁：量程為30mA，內(nèi)阻r約為30Ω；
G．電流表A₂：量程為10μA，內(nèi)阻約為10Ω
H．開(kāi)關(guān)k一個(gè)及導(dǎo)線若干．

（1）實(shí)驗(yàn)中用螺旋測(cè)微器測(cè)得金屬絲的直徑如圖1所示，其示數(shù)D=0.498mm；用多用電表粗測(cè)金屬絲的電阻“×10”，檔測(cè)出電阻線圈的金屬絲電阻讀數(shù)如圖1所示，則線圈電阻為50Ω．
（2）為了盡可能準(zhǔn)確地測(cè)量電阻線圈的阻值，要求電表的指針偏轉(zhuǎn)要超過(guò)滿刻度的$\frac{1}{3}$，電壓表應(yīng)選用D；電流表應(yīng)選用F．（選填代號(hào)）
（3）如圖2已經(jīng)根據(jù)測(cè)量的需要，連接好了部分器材，請(qǐng)將其余的部分連接完整．
（4）實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)出的物理量及其符號(hào)是：電阻線圈的電壓U、電阻線圈的電流I；該金屬絲的長(zhǎng)度L=$\frac{Uπ{D}^{2}}{4Iρ}$（用題中給出的和測(cè)得的物理量符合表示）．

Answer 1

分析 （1）螺旋測(cè)微器固定刻度與可動(dòng)刻度示數(shù)之和是螺旋測(cè)微器的示數(shù)，歐姆表讀數(shù)=倍率×表盤(pán)讀數(shù)；
（2）根據(jù)電源電動(dòng)勢(shì)選擇電壓表，根據(jù)最大電流選擇電流表；
（3）為了盡可能準(zhǔn)確地測(cè)量電阻線圈的阻值，則使用分壓法，根據(jù)被測(cè)電阻的大小選擇內(nèi)接或外接法，連接實(shí)物圖；
（4）根據(jù)電阻的決定式和歐姆定律求解L．

解答 解：（1）螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為D=0mm+49.8×0.01mm=0.498mm，根據(jù)圖1可知，線圈電阻R=10×5Ω=50Ω．
（2）由于電源電動(dòng)勢(shì)為1.5V，則電壓表選擇D，最大電流I=$\frac{E}{R}=\frac{1.5}{50}=0.03A=30mA$，則電流表選擇F；
（3）為了盡可能準(zhǔn)確地測(cè)量電阻線圈的阻值，則使用分壓法，$\sqrt{{R}_{A}{R}_{V}}=\sqrt{3000×30}=300Ω$，則R_x=50Ω＜300Ω，屬于小電阻，電流表應(yīng)采用外接法，實(shí)物圖如圖所示：

（4）根據(jù)$R=ρ\frac{L}{S}$=$\frac{U}{I}$，其中S=$\frac{1}{4}π{D}^{2}$，
得：L=$\frac{Uπ{D}^{2}}{4Iρ}$，則實(shí)驗(yàn)中還需要測(cè)量電阻線圈的電壓U，電阻線圈的電流I．
故答案為：（1）0.498；50；（2）D；F；（3）如圖所示；（4）電阻線圈的電壓U；電阻線圈的電流I；$\frac{Uπ{D}^{2}}{4Iρ}$

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)器材的選擇、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路、螺旋測(cè)微器讀數(shù)，要掌握常用器材的使用及讀數(shù)方法，讀數(shù)時(shí)視線要與刻度線垂直；根據(jù)題意確定滑動(dòng)變阻器與電流表的接法是正確設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路的關(guān)鍵．