Question

16．小張?jiān)趯W(xué)習(xí)了電路后，想自制一個(gè)最大阻值為 20Ω 的滑動(dòng)變阻器，他查閱資料：
1mm²的錳銅合金每 1m 的電阻為 0.0175Ω 左右；1mm²的鎳鉻合金每 1m 的電阻為 1Ω 左右．應(yīng)該選擇直徑為 1mm²的鎳鉻合金（選填“錳銅合金”或“鎳鉻合金”）
材料比較合適．現(xiàn)有足夠長(zhǎng)的此類金屬絲一捆，米尺、電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器（50Ω 1A）、開關(guān)、電源各一，導(dǎo)線若干，請(qǐng)你幫小張完成實(shí)驗(yàn)．
（1）畫出實(shí)驗(yàn)電路圖．
（2）說出實(shí)驗(yàn)步驟，并用測(cè)得的物理量表示需要取多長(zhǎng)的金屬絲．

Answer 1

分析 電阻絲應(yīng)該選擇電阻率大的電阻絲；
可用滑動(dòng)變阻器和待測(cè)電阻串聯(lián)，用電壓表和待測(cè)電阻并聯(lián)，電流表測(cè)量電流，算出電阻，以及電阻絲的長(zhǎng)度．

解答 解：
滑動(dòng)變阻器應(yīng)該選擇電阻率大的材料（即相同規(guī)格下電阻較大的材料），所以選鎳鉻合金材料比較合適；
（1）為了從此類金屬絲中截取阻值為20Ω 的電阻絲，需要測(cè)出其電阻；所以，將滑動(dòng)變阻器與電阻絲串聯(lián)（保護(hù)電路），電流表與電阻絲串聯(lián)，電壓表與電阻絲并聯(lián)，設(shè)計(jì)電路圖如下圖所示：

（2）移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，讓電壓表與電流表的示數(shù)之比為20（即電阻絲的阻值為20Ω ），讀出電流表的示數(shù)為I，電壓表示數(shù)為U；
因?yàn)?mm²的鎳鉻合金每 1m 的電阻為 1Ω 左右，故需要電阻絲的長(zhǎng)度為L(zhǎng)=$\frac{U}{I}$×1m/Ω．
故答案為：鎳鉻合金絲；（1）見上圖；
（2）移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，讓電壓表與電流表的示數(shù)之比為20，讀出電流表的示數(shù)為I，電壓表示數(shù)為U；
電阻絲的長(zhǎng)度為L(zhǎng)=$\frac{U}{I}$×1m/Ω．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案測(cè)電阻的能力和電阻絲的選擇，有一定的難度．