Question

Ⅰ．如圖1測量一小段金屬絲的直徑和長度，得到如下情形，則這段金屬絲直徑

 

mm，長度是

 

cm．


Ⅱ．（1）如圖2所示為一種測量電源電動勢的電路原理圖．E為供電電源，E_S為標準電源，E_X為待測電源，R_P是限流電阻，R₀是電流表的保護電阻，AB是均勻電阻絲，長度為L．閉合S₁進行測量時，先將S₂合到“1”位置，移動C至C₁處時，恰好使電流表指針指零，測得AC₁=

1

3

L；再將S₂合到“2”位置，移動C至C₂處時，恰好又使電流表指針指零，測得AC₂=

1

2

L．請你根據(jù)這些信息，結(jié)合所學(xué)過的有關(guān)物理知識回答：
①本實驗對供電電源的要求是E

 

E_S和E_X（ 填“＜”，“=”或“＞”）；
②你認為該實驗中電流表最好應(yīng)選用

 

 （填“安培表”，“毫安表”，“微安表”，“靈敏電流計”）；
③本次實驗測得的E_X=

 

E_S．
（2）用如圖3所示的電路測定電源的電動勢和內(nèi)電阻，提供的器材為

 

（A）干電池兩節(jié)，每節(jié)電池的電動勢約為1.5V，內(nèi)阻未知
（B）直流電壓表V₁、V₂，內(nèi)阻很大     
（C）直流電流表A，內(nèi)阻可忽略不計
（D）定值電阻R₀，阻值未知，但不小于5Ω   
（E）滑動變阻器   
（F）導(dǎo)線和開關(guān)

某同學(xué)利用該電路完成實驗時，由于某根導(dǎo)線發(fā)生斷路故障，因此只記錄了一個電壓表和電流表的示數(shù)，并描在了坐標紙上作出U--I圖，如圖4所示．由圖象可知，該同學(xué)測得兩節(jié)干電池總的電動勢值為

 

V，總內(nèi)阻為

 

Ω．由計算得到的數(shù)據(jù)可以判斷能夠正確示數(shù)的電壓表應(yīng)為表

 

（選填“V₁”或“V₂”）（保留三位有效數(shù)字）

Answer 1

分析：1、游標卡尺讀數(shù)的方法是主尺讀數(shù)加上游標讀數(shù)，不需估讀．螺旋測微器的讀數(shù)方法是固定刻度讀數(shù)加上可動刻度讀數(shù)，在讀可動刻度讀數(shù)時需估讀．
2、（1）該電路是一個并聯(lián)分壓電路，當(dāng)E_S電壓等于AC電壓時，使電流表指針指零．
根據(jù)兩次AC電壓的關(guān)系找出E_X和E_S的關(guān)系．
（2）用直線將各點連接，若不能在一直線上，則可將各點均勻分布在直線兩邊；
由圖象的截距及斜率的含義可求得電動勢和內(nèi)電阻；分析測得的內(nèi)阻數(shù)據(jù)，可知哪一電表正確接入；

解答：解：1、螺旋測微器固定刻度讀數(shù)為0.5mm，可動刻度讀數(shù)為0.01×20.0=0.200mm，所以最終讀數(shù)為0.700mm．
 游標卡尺的主尺讀數(shù)為42mm，游標讀數(shù)為0.05×9=0.45mm，所以最終讀數(shù)為42.45mm=4.245cm．
Ⅱ．（1）①該電路是一個并聯(lián)分壓電路，當(dāng)E_S電壓等于AC電壓時，使電流表指針指零．所以本實驗對供電電源的要求是E＞E_S和E_X
②為了能準確找出AC電壓等于E_S和E_X的電壓關(guān)系，即電流表指針指零，要抵消到電流為零，就最好是靈敏度最高的靈敏電流計，減小誤差．
③先將S₂合到“1”位置，移動C至C₁處時，恰好使電流表指針指零，測得AC₁=

1

3

L；
即：E_S=

E

RAB+RP+r

×RAC1
將S₂合到“2”位置，移動C至C₂處時，恰好又使電流表指針指零，測得AC₂=

1

2

L．
E_X=

E

RAB+RP+r

×RAC2
RAC2=1.5RAC1
所以：E_X=1.5E_S．
（2）用直線將各點相連，作圖象如圖所示；
由U=E-Ir可知；
圖象與縱軸的交點為電源的電動勢，故E=2.90V；
圖象的斜率表示電源的電動勢，則有：
r=

△U

△I

=

2.9-1.9

0.28

=3.50Ω
若示數(shù)為V₂電表的，則測量的內(nèi)電阻一定包含有定值電阻R₀，而定值電阻大于等于5Ω，
故說明讀數(shù)只能是讀的V₁；
故答案為：Ⅰ.0.700，4.245．
Ⅱ．（1）①＞；②靈敏電流計；③1.5
（2）2.90，3.50，V₁，

點評：1、解決本題的關(guān)鍵掌握游標卡尺和螺旋測微器的讀數(shù)方法，游標卡尺讀數(shù)的方法是主尺讀數(shù)加上游標讀數(shù)，不需估讀．螺旋測微器的讀數(shù)方法是固定刻度讀數(shù)加上可動刻度讀數(shù)，在讀可動刻度讀數(shù)時需估讀．
2、（1）本題關(guān)鍵明確實驗原理，知道并聯(lián)分壓電路，用ES去抵消AC上分得的電壓，使得電流表指針指為零．
（2）本題難點在于能否找出兩電壓表的關(guān)系，要注意正確由閉合電路歐姆定律及串聯(lián)電路的規(guī)律去找出正確的結(jié)論