Question

6．在“測(cè)定金屬的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，電阻絲的電阻R，約為20Ω．
（1）用螺旋測(cè)微器測(cè)量電阻絲直徑，其示數(shù)如圖1所示，則該電阻絲直徑的測(cè)量值d=1.212mm；
（2）實(shí)驗(yàn)中提供下列器材：
電壓表V₁（量程0～3V，內(nèi)阻約3kΩ）；
電壓表V₂（量程0～15V，內(nèi)阻約15kΩ）；
電流表A₁（量程0～200mA，內(nèi)阻約3Ω）；
電流表A₂（量程0～0.6A，內(nèi)阻約0.1Ω）；
滑動(dòng)變阻器R₁（0～10Ω）；
滑動(dòng)變阻器R₂（0～500Ω）；
電源E（電動(dòng)勢(shì)為3.0V，內(nèi)阻不計(jì)），開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干
實(shí)驗(yàn)要求：為了調(diào)節(jié)方便，測(cè)量準(zhǔn)確，并使實(shí)驗(yàn)中電阻絲兩端電壓變化范圍盡量大一些．除了選用電源、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干外，該實(shí)驗(yàn)還需要從上述器材中選用V₁，A₁，R₁（選填器材的名稱代號(hào)）
（3）請(qǐng)根據(jù)電路圖2，用筆畫線代替導(dǎo)線將圖3中的實(shí)驗(yàn)器材連接完整，并使滑動(dòng)變阻器滑片P置于最左端時(shí)接通電路后流過(guò)電阻絲的電流最�。唬▽�(shí)物連線時(shí)導(dǎo)線不得相交）
（4）滑動(dòng)變阻器R₁、R₂線圈的兩個(gè)固定端接線柱之間的距離相等．在該實(shí)驗(yàn)中，若將滑動(dòng)變阻器R₁、R₂分別接入上述電路，將滑片P從最左端向右滑動(dòng)，設(shè)滑動(dòng)的距離x，對(duì)應(yīng)圖4中電壓表示數(shù)U隨x變化的圖象可能正確的是B．（圖4中實(shí)線表示接入R₁時(shí)的情況，虛線表示接入R₂時(shí)的情況）

Answer 1

分析 （1）讀數(shù)時(shí)要分成整數(shù)部分和小數(shù)部分兩部分來(lái)讀，注意半毫米刻度線是否露出；
（2）首先根據(jù)電源電動(dòng)勢(shì)大小來(lái)選擇電壓表量程，根據(jù)通過(guò)待測(cè)電阻的最大電流來(lái)選擇兩電表的量程，根據(jù)要求電壓調(diào)節(jié)范圍大可知變阻器應(yīng)采用分壓式接法，應(yīng)選擇阻值小的變阻器以方便調(diào)節(jié)；
（3）連線時(shí)應(yīng)先連好分壓電路；
（4）關(guān)鍵是根據(jù)歐姆定律寫出變阻器輸出電壓的表達(dá)式，然后再根據(jù)歐姆定律討論即可．

解答 解：（1）螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為d=1+21.2×0.01mm=1.212mm；
那么讀數(shù)在此范圍內(nèi)：1.211～1.213mm；
（2）根據(jù)電源電動(dòng)勢(shì)大小可知電壓表應(yīng)選擇V₁；
根據(jù)歐姆定律可知通過(guò)待測(cè)電阻的最大電流為I_max=$\frac{U}{{R}_{x}}$=$\frac{3}{20}$A=150mA，所以電流表應(yīng)選擇A₁；
根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求電壓調(diào)節(jié)范圍盡量大可知變阻器應(yīng)采用分壓式接法，應(yīng)選擇阻值小的變阻器R₁ 以方便調(diào)節(jié)；
（3）實(shí)物連線圖如圖所示：

（4）設(shè)變阻器的全電阻為R，變阻器左端電阻為R₁，
根據(jù)歐姆定律可求出變阻器的輸出電壓應(yīng)為U=$\frac{E}{R}•{R}_{并}$，
設(shè)變阻器兩接線柱距離為L(zhǎng)，則單位長(zhǎng)度的電阻為R₀=$\frac{R}{L}$，所以R₁=xR₀=$\frac{R}{L}$•x，
由于R_并＜R_x，且R₁ 越小時(shí)R_并 越接近R₁，所即變阻器的輸出電壓U_出＜$\frac{E}{L}$•x，考慮電阻絲是圓形不是直線，所以U-x圖象一定不能是線性關(guān)系，排除C、D選項(xiàng)，再根據(jù)上面分析可知，當(dāng)變阻器的全電阻越小時(shí)線性越好，變阻器的輸出電壓越大，所以可能符合實(shí)際的圖象應(yīng)是B；
故答案為：（1）1.212；（2）V₁，A₁，R₁；③如上圖所示；（4）B．

點(diǎn)評(píng) 應(yīng)明確：（1）應(yīng)根據(jù)電源電動(dòng)勢(shì)或待測(cè)電阻的額定電壓大小來(lái)選擇電壓表的量程，根據(jù)通過(guò)待測(cè)電阻的最大電流來(lái)選擇電流表的量程；（2）當(dāng)變阻器采用分壓式接法時(shí)，應(yīng)選擇阻值小的變阻器以方便調(diào)節(jié)；（3）當(dāng)變阻器的全電阻越小或變阻器阻值與待測(cè)電路的電阻相比越小時(shí)，變阻器的輸出電壓越接近線性關(guān)系．