Question

14．某同學(xué)要通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定一根柱狀金屬絲的阻值，這根金屬絲長(zhǎng)約為20cm．橫截面積約為1mm，金屬絲的電阻率是5×10Ω•m．現(xiàn)有電動(dòng)勢(shì)為4.5V的電源，另有如下器材供選擇：
A．量程為0～0.6A，內(nèi)阻約為1Ω的電流表
B．量程為0～1A，內(nèi)阻約為10Ω的電流表
C．量程為0～6V，內(nèi)阻約為4kΩ的電壓表
D．量程為0～10V，內(nèi)阻約為50kΩ的電壓表
E．阻值為0～20Ω，額定電流為1A的滑動(dòng)變阻器
F．阻值為0～1kΩ，額定電流為0.1A的滑動(dòng)變阻器

①以上器材應(yīng)選用A、C、E．（填寫(xiě)器材前的字母）
②出實(shí)驗(yàn)電路圖（圖1）
③圖2所示器材連接成實(shí)驗(yàn)電路
④何實(shí)驗(yàn)都存在誤差，依據(jù)你所畫(huà)的電路圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在所有測(cè)量?jī)x器都已校準(zhǔn)的情況下，電阻的測(cè)量值與真實(shí)值相比將偏小（選填“偏大”、“偏小，或“相等”）；造成這種誤差的原因是由于電壓表的內(nèi)阻的影響．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電源電動(dòng)勢(shì)選擇電壓表；由電阻定律求出金屬絲的電阻，由歐姆定律求出電路最大電流，根據(jù)該電流選擇電流表；根據(jù)安全性原則與方便操作原則選擇滑動(dòng)變阻器；
（2）根據(jù)金屬絲電阻與電表內(nèi)阻間的關(guān)系確定電流表采用內(nèi)接法還是外接法．
（3）根據(jù)伏安法測(cè)電阻的原理作出實(shí)驗(yàn)電路圖．
（4）根據(jù)電壓表的分流分析誤差的來(lái)源；

解答 解：（1）電源電動(dòng)勢(shì)是4.5V，因此電壓表選量程為0～6V，內(nèi)阻約為4kΩ的電壓表C；金屬絲的電阻約為：
R=ρ$\frac{L}{S}$=5×10^-5Ω•m×$\frac{0.2}{1{×10}^{-3}×1{×10}^{-3}}$=10Ω，
電路最大電流：I=$\frac{E}{R}$=0.45A
電流表選量程為0～0.6A，內(nèi)阻約為1Ω的電流表A；電路電流可以達(dá)到0.45A＞0.1A，為保證電路安全，同時(shí)方便實(shí)驗(yàn)操作，滑動(dòng)變阻器選阻值為0～10Ω，額定電流為1A的滑動(dòng)變阻器E；
（2）電阻絲電阻是10Ω，電流表內(nèi)阻是1Ω，電壓表內(nèi)阻是4kΩ，電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于電阻絲阻值，因此應(yīng)采用電流表的外接法；

（3）把電源、開(kāi)關(guān)、滑動(dòng)變阻器、電流表、電阻絲、串連接入電路，電壓表并聯(lián)在電阻絲兩端，電路圖如圖所示．

（4）何實(shí)驗(yàn)都存在誤差，依據(jù)你所畫(huà)的電路圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在所有測(cè)量?jī)x器都已校準(zhǔn)的情況下，由于電壓表的分流，電流表讀數(shù)大于通過(guò)電阻的實(shí)際電流，
所以電阻的測(cè)量值與真實(shí)值相比將偏小，造成這種誤差的原因是由于電壓表的內(nèi)阻的影響．
故答案為：（1）A、C、E；（2）如圖；
（3）如圖所示．
（4）偏小；電壓表

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)器材的選擇、實(shí)驗(yàn)電路的設(shè)計(jì)，熟練應(yīng)用電阻定律、知道電流表采用內(nèi)外接法的選擇原則是正確解題的關(guān)鍵．