Question

1．某同學(xué)做“測定金屬電阻率”的實驗．  采用伏安法測定一段阻值約為5Ω左右的金屬絲的電阻．有以下器材可供選擇：（要求測量結(jié)果盡量準(zhǔn)確）
A．電池組（3V，內(nèi)阻約1Ω）          B．電流表（0-3A，內(nèi)阻約0.025Ω）
C．電流表（0-0.6A，內(nèi)阻約0.125Ω）  D．電壓表（0-3V，內(nèi)阻約3kΩ）
E．電壓表（0-15V，內(nèi)阻約15kΩ）    F．滑動變阻器（0-20Ω，額定電流1A）
G．滑動變阻器（0-1000Ω，額定電流0.3A）      H．開關(guān)，導(dǎo)線
①實驗時應(yīng)選用的器材是ACDFH（填寫各器材的字母代號）．
②請在圖1的虛線框中畫出實驗電路圖．
③這位同學(xué)在一次測量時，電流表、電壓表的示數(shù)如圖2所示．由圖中可知電流表讀數(shù)為0.46A、電壓表的讀數(shù)為2.4V，可計算出金屬絲的電阻為5.2Ω．（計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

④用伏安法測金屬絲電阻存在系統(tǒng)誤差．為了減小系統(tǒng)誤差，有人設(shè)計了如圖3所示的實驗方案．其中R_x是待測電阻，R是電阻箱，R₁、R₂是已知阻值的定值電阻．合上開關(guān)S，靈敏電流計的指針偏轉(zhuǎn)．將R調(diào)至阻值為R₀時，靈敏電阻計的示數(shù)為零．由此可計算出待測電阻R_x=$\frac{R_2}{R_1}{R_0}$．（用R₁、R₂、R₀表示）

Answer 1

分析 ①根據(jù)伏安法測電阻的原理，結(jié)合電源電動勢，及電表量程，選擇實驗器材；
②電流越大電阻發(fā)熱明顯，電阻值隨之增大，導(dǎo)致電阻測量不準(zhǔn)，故本實驗電流表應(yīng)選小量程的電流表，滑動變阻器的最大電阻大于待測電阻阻值，可考慮變阻器采用限流式接法；
③由電表讀數(shù)，結(jié)合R=$\frac{U}{I}$，即可求解；
④根據(jù)歐姆定律和串并聯(lián)電路的特點可知，若靈敏電阻計的示數(shù)為零，即說明電流表兩端電勢相等，即變阻箱兩端電壓R₁兩端電壓應(yīng)相等．

解答 解：①伏安法測電阻絲電阻，需要：A、電池組（3V，內(nèi)阻1Ω）；
電源電動勢為3V，因此電壓表選：D、電壓表 （0～3V，內(nèi)阻3kΩ）；
電路最大電流約為I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3}{5}$A=0.6A，電流表應(yīng)選：C、電流表（0～0.6A，內(nèi)阻0.125Ω）；
為方便實驗操作滑動變阻應(yīng)選：F、滑動變阻器（0～20Ω，額定電流1A）；
由$\frac{E}{R+r}$≥$\frac{2}{3}$I_A，可求外電路最小電阻為R≥7.5Ω，故可選變阻器F，此外還需要：H、開關(guān)、導(dǎo)線，因此需要的實驗器材是：A、C、D、F、H．
②因采用伏安法測定一段阻值約為5Ω左右的金屬絲的電阻，本實驗要求通過的電流不能太大，電流表應(yīng)選C，又電動勢為3V，電壓表應(yīng)選D，當(dāng)然應(yīng)選電源A，因滑動變阻器最大電阻大于待測電阻，考慮變阻器用限流式接法，電路圖如圖所示；

③電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.46A；電壓表的量程為0～3V，分度值為0.1V，示數(shù)為2.4V；
則R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.4}{0.46}$≈5.2Ω；
④根據(jù)串并聯(lián)電路特點及歐姆定律，若電流表示數(shù)為零，應(yīng)滿足I₁（R₁+R₂）=I₂（R_x+R₀）及I₁R₁=I₂R₀，解得：R_x=$\frac{R_2}{R_1}{R_0}$．
故答案為：①ACDFH，②電路圖如圖所示，

③0.46，2.4，5.2；  ④$\frac{R_2}{R_1}{R_0}$．

點評 此題考查了游標(biāo)卡尺的讀數(shù)及伏安法測電阻實驗，用伏安法測量電阻或電阻率實驗都不允許大電流通過，否則電阻測量不準(zhǔn)；本題最后的實驗是用“電橋法”測電阻，此時可記住“十字相乘電阻相等”．