Question

12．小張和小明同學(xué)要探究一種新材料制成的圓柱體的電阻（其上標(biāo)有“3.8V  0.4A”），并測(cè)繪其伏安特性曲線，提供的實(shí)驗(yàn)器材有：
A．電源E（4V，內(nèi)阻約0.4Ω）
B．電壓表V（2V，內(nèi)阻為2kΩ）
C．電流表A（0.6A，內(nèi)阻約0.3Ω）
D．滑動(dòng)變阻器R（0～10Ω）
E．三個(gè)定值電阻（R₁=1kΩ，R₂=2kΩ，R₃=5kΩ）
F．開關(guān)及導(dǎo)線若干
步驟如下：
（1）用游標(biāo)為20分度的卡尺測(cè)量其長(zhǎng)度如圖1，由圖可知其長(zhǎng)度為5.015cm．再用螺旋測(cè)微器測(cè)量其直徑如圖2，由圖可知其直徑為0.4700cm．

（2）小明研究后發(fā)現(xiàn)，電壓表的量程不能滿足實(shí)驗(yàn)要求，為了完成測(cè)量，他將電壓表進(jìn)行了改裝．在給定的定值電阻中選用R₂（選填“R₁”、“R₂”或“R₃”）與電壓表串聯(lián)（選填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”），完成改裝．
（3）小張選好器材后，按照該實(shí)驗(yàn)要求連接電路，如圖3所示（圖中電壓表已經(jīng)過(guò)改裝）．閉合開關(guān)前，小明發(fā)現(xiàn)電路中存在兩處不恰當(dāng)?shù)牡胤�，�?yīng)如何調(diào)整，請(qǐng)說(shuō)明：
①電流表采用了內(nèi)接法，應(yīng)采用外接法；
②滑片P置于了b處，應(yīng)置于左端．
（4）正確連接電路后，閉合開關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P，電壓表和電流表的示數(shù)改變，但均不能變?yōu)榱悖�由此可以推斷電路中發(fā)生的故障可能是導(dǎo)線8（選填圖中表示導(dǎo)線的序號(hào)）出現(xiàn)了斷路．

Answer 1

分析 （1）游標(biāo)卡尺讀數(shù)的方法是主尺讀數(shù)加上游標(biāo)讀數(shù)，不需估讀．螺旋測(cè)微器的讀數(shù)方法是固定刻度讀數(shù)加上可動(dòng)刻度讀數(shù)，在讀可動(dòng)刻度讀數(shù)時(shí)需估讀．
（2）據(jù)所給器材與電壓表改裝原理分析答題．
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)，分析圖示電路圖，從而明確錯(cuò)誤原因；
（4）滑動(dòng)變阻器采用限流接法時(shí)，電壓與電流不能從零開始變化，分析圖示電路圖答題．

解答 解：（1）游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為50mm，游標(biāo)讀數(shù)為0.05×3=0.15mm，所以最終讀數(shù)為 L=50mm+0.15mm=50.15mm=5.015cm．
螺旋測(cè)微器的固定刻度讀數(shù)為4.5mm，可動(dòng)刻度讀數(shù)為0.01×20.0mm=0.200mm，所以最終讀數(shù)為 d=4.5mm+0.200mm=4.700mm=0.4700cm．
（2）燈泡額定電壓為3.8V，可以把電壓表改裝為4V量程；因電壓表量程為2V，內(nèi)阻為2kΩ，要把電壓表改裝成4V的電壓表，則根據(jù)串聯(lián)電路規(guī)律可知，$\frac{4}{2}$=$\frac{R+{R}_{V}}{{R}_{V}}$
解得：R=2kΩ，故應(yīng)選擇R₂與電壓表串聯(lián)； 
（3）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻為：R=$\frac{3.8}{0.4}$=9.5Ω，電壓表內(nèi)阻為4kΩ，電流表內(nèi)阻約為0.3Ω，電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于燈泡電阻，電流表應(yīng)采用外接法，由圖示電路圖可知，電流表采用內(nèi)接法，這錯(cuò)誤的；由圖示電路圖可知，滑動(dòng)變阻器采用分壓接法，為保護(hù)電路安全，閉合開關(guān)前，滑片應(yīng)置于左端，由電路圖可知，滑片P置于b處，這是錯(cuò)誤的．
故錯(cuò)誤及改正措施為：電流表采用了內(nèi)接法，應(yīng)采用外接法；滑片P置于b處，應(yīng)置于左端；
（3）移動(dòng)滑片，電壓表與電流表示數(shù)不能為零，說(shuō)明滑動(dòng)變阻器是限流接法，由圖示電路圖可知，可能是導(dǎo)線8發(fā)生斷路造成的，導(dǎo)致滑動(dòng)變阻器成了限流接法；
故答案為：（1）5.015；0.4700；（2）R₂；串聯(lián)；（3）電流表采用了內(nèi)接法，應(yīng)采用外接法；滑片P置于b處，應(yīng)置于左端；（4）8．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電壓表的改裝、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、電路故障分析，掌握電壓表的改裝原理，根據(jù)題意確定電流表與滑動(dòng)變阻器的 接法，分析清楚實(shí)驗(yàn)電路圖即可正確解題．