Question

5．某科技創(chuàng)新小組在小制作中需要1.00Ω的定值電阻．由于實(shí)驗(yàn)室沒(méi)有合適的電阻，他們打算用一段導(dǎo)線代替，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室找到了兩圈長(zhǎng)度均為100.00m的粗細(xì)均勻的導(dǎo)線圈a、b，他們用螺旋測(cè)微器測(cè)出b線圈導(dǎo)線的直徑和用多用電表“×100”檔粗測(cè)b線圈的總電阻示數(shù)如圖甲、乙所示．

（1）導(dǎo)線b的直徑d=0.239mm；由多用電表得線圈b的總電阻R_b約為2400Ω．
（2）接著測(cè)出線圈a、b的U-I圖象如圖丙所示，實(shí)驗(yàn)室提供如下器材可選：
A．電流表A₁（600mA，1.0Ω ）；
B．電流表A₂（40mA，10.0Ω）；
C．電壓表V₁（3V，6kΩ）；
D．電壓表V₂（50V，20kΩ）；
E．滑動(dòng)變阻器R₁（100Ω，1.0A）；
F．滑動(dòng)變阻器R₂（10Ω，2.0A）；
G．直流電源E（50V，0.05Ω）；
H．開(kāi)關(guān)一個(gè)，帶夾子的導(dǎo)線若干．
以上器材中，要求實(shí)驗(yàn)測(cè)b線圈的伏安特性曲線，且在實(shí)驗(yàn)時(shí)需測(cè)出多組有關(guān)數(shù)據(jù)和盡可能高的測(cè)量精度，電流表選用B，電壓表選用D，滑動(dòng)變阻器選E（填儀器前的字母代號(hào)）；請(qǐng)?jiān)谌鐖D丁中的虛線框中畫出實(shí)驗(yàn)的電路圖．
（3）最后，他們決定用線圈a的一段導(dǎo)線來(lái)替代1.00Ω的電阻，他們應(yīng)將長(zhǎng)度L=0.2m的導(dǎo)線接入電路．

Answer 1

分析 （1）明確螺旋測(cè)微器及歐姆表的讀數(shù)方法；注意明確：螺旋測(cè)微器讀數(shù)等于固定刻度讀數(shù)加上可動(dòng)刻度讀數(shù)；歐姆表讀數(shù)等于表盤讀數(shù)與倍率的乘積；
（2）根據(jù)I-U圖象得到測(cè)量時(shí)的電壓和電流值，則可以選擇合適的電流表和電壓表；滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法，電流表采用內(nèi)接法；同時(shí)要注意滑動(dòng)變阻器的電流不能超過(guò)額定電流；
（3）先根據(jù)I-U圖象得到電阻，再結(jié)合電阻定律求解1.00Ω的導(dǎo)線的長(zhǎng)度．

解答 解：（1）螺旋測(cè)微器讀數(shù)=固定刻度讀數(shù)+可動(dòng)刻度讀數(shù)=0+0.01mm×23.9=0.239mm；歐姆表讀數(shù)=表盤讀數(shù)×倍率=24×100=2400Ω；
（2）根據(jù)I-U圖象得到測(cè)量時(shí)的最大電壓測(cè)量值為46V，電流值的最大測(cè)量值為40mA，故電壓表選擇D，電流表選擇B；
滑動(dòng)變阻器直接與電源串聯(lián)；則滑動(dòng)變阻器R₁電流約為：I=$\frac{50V}{100Ω}$=0.5A，小于額定電流；
滑動(dòng)變阻器R₂電流約為：I=$\frac{50V}{10Ω}$=5A，大于額定電流，故滑動(dòng)變阻器選用E；
滑動(dòng)變阻器最大阻值小于導(dǎo)線電阻，為測(cè)多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法；
導(dǎo)線電阻約為2400Ω，電流表內(nèi)阻約為10Ω，電壓表內(nèi)阻約為20kΩ，
待測(cè)電阻阻值遠(yuǎn)大于電流表內(nèi)阻，電流表采用內(nèi)接法，電路圖如圖所示：

（3）根據(jù)I-U圖象得到線圈a的電阻為：R_a=$\frac{{U}_{a}}{{I}_{a}}$=$\frac{20V}{0.04A}$=500Ω；
因線圈的長(zhǎng)度為100m，故每米導(dǎo)線的電阻為5Ω，則可知長(zhǎng)度0.2m的電阻即為1歐姆．
故答案為：（1）0.239；2400．（2）B；D；E． （3）0.2

點(diǎn)評(píng) 本題考查了螺旋測(cè)微器讀數(shù)、歐姆表讀數(shù)，選擇實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，螺旋測(cè)微器固定刻度與可動(dòng)刻度示數(shù)之和是螺旋測(cè)微器的示數(shù)；注意滑動(dòng)變阻器的接法選擇，同時(shí)不能讓電流超過(guò)滑動(dòng)變阻器的最大限制電流．