Question

11．實驗室新進了一批低電阻的電磁螺線管，已知螺線管使用的金屬絲電阻率ρ=1.7×10^-8Ωm．課外活動小組的同學設(shè)計一個試驗來測算螺線管使用的金屬絲長度．他們選擇了多用電表、電流表、電壓表開關(guān)、滑動變阻器、螺旋測微器（千分尺）、導(dǎo)線和學生電源等．
（1）他們使用多用電表粗測金屬絲的電阻，操作過程分以下三個步驟：（請?zhí)顚懙冖诓讲僮鳎?br />①將紅、黑表筆分別插入多用電表的“+”、“-”插孔；選擇電阻檔“×1”
②將紅、黑表筆短接，調(diào)整歐姆調(diào)零旋鈕使指針指在歐姆零處；
③把紅黑表筆分別與螺線管金屬絲的兩端相接，多用表的示數(shù)如圖1（a）所示．
（2）根據(jù)多用電表示數(shù)，為了減少實驗誤差，并在實驗中獲得較大的電壓調(diào)節(jié)范圍，應(yīng)從圖1（b）的A、B、C、D四個電路中選擇D電路來測量金屬絲電阻；
（3）他們使用千分尺測量金屬絲的直徑，示數(shù)如圖2所示，金屬絲的直徑為0.260mm；
（4）根據(jù)多用電表測得的金屬絲電阻值，可估算出繞制這個螺線管所用金屬絲的長度約為13m．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）
（5）他們正確連接電路，接通電源后，調(diào)節(jié)滑動變阻器，發(fā)現(xiàn)電流始終無示數(shù)．請設(shè)計一種方案，利用多用電表檢查電路故障并寫出判斷依據(jù)．（只需寫出簡要步驟）①使用多用電表的電壓檔位，接通電源，逐個測量各元件、導(dǎo)線上的電壓，若電壓等于電源電壓，說明該元件或?qū)Ь�斷路故障．
②使用多用電表的電阻檔位，斷開電路或拆下元件、導(dǎo)線，逐個測量各元件、導(dǎo)線上的電阻，若電阻為無窮大，說明該元件或?qū)Ь�斷路故．

Answer 1

分析 （1）用歐姆表測電阻，每次換擋后和測量前都要重新調(diào)零（指歐姆調(diào)零）．
（2）根據(jù)題意確定滑動變阻器與電流表的接法，然后選擇實驗電路．
（3）螺旋測微器固定刻度與可動刻度示數(shù)之和是螺旋測微器的示數(shù)．
（4）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，應(yīng)用電阻定律求出導(dǎo)線的長度．
（5）常見的電路故障有斷路與短路，可以用電壓表或歐姆表檢查電路故障．

解答 解：（1）②選擇擋位后，要對歐姆表進行歐姆調(diào)零，即：將紅、黑表筆短接，調(diào)整歐姆調(diào)零旋鈕使指針指在歐姆零處．
（2）為測多組實驗數(shù)據(jù)，使電壓與電流變化范圍大些，滑動變阻器應(yīng)采用分壓接法；由歐姆表所示可知，金屬絲電阻約為4歐姆，電流表內(nèi)阻很小，約為零點幾歐姆，電壓表內(nèi)阻很大，約為幾千歐姆甚至幾萬歐姆，電壓表內(nèi)阻遠大于電阻絲阻值，電流表應(yīng)采用外接法，故選圖D所示電路．
（3）由圖所示螺旋測微器可知，固定刻度示數(shù)為0mm，可動刻度示數(shù)為26.0×0.01mm=0.260mm，則螺旋測微器示數(shù)為0mm+0.260mm=0.260mm．   
（4）由R=ρ$\frac{L}{S}$得：L=$\frac{RS}{ρ}$=$\frac{Rπ（\fracvfv3hxr{2}）^{2}}{ρ}$，代入數(shù)據(jù)解得：L=12.5m，由于結(jié)果保留兩位有效數(shù)字，所以為：13m．
（5）電流表無示數(shù)，電路存在斷路，可以用如下方法檢測電路故障：①使用多用電表的電壓檔位，接通電源，逐個測量各元件、導(dǎo)線上的電壓，若電壓等于電源電壓，說明該元件或?qū)Ь�斷路故障．
②使用多用電表的電阻檔位，斷開電路或拆下元件、導(dǎo)線，逐個測量各元件、導(dǎo)線上的電阻，若電阻為無窮大，說明該元件或?qū)Ь�斷路故障．
故答案為：（1）②將紅、黑表筆短接，調(diào)整歐姆調(diào)零旋鈕使指針指在歐姆零處；（2）D；（3）0.260（0.258-0.262 mm均正確）；（4）13；
（5）①使用多用電表的電壓檔位，接通電源，逐個測量各元件、導(dǎo)線上的電壓，若電壓等于電源電壓，說明該元件或?qū)Ь�斷路故障．
②使用多用電表的電阻檔位，斷開電路或拆下元件、導(dǎo)線，逐個測量各元件、導(dǎo)線上的電阻，若電阻為無窮大，說明該元件或?qū)Ь�斷路故．

點評 毆姆調(diào)零與機械調(diào)零要區(qū)分，前者是調(diào)節(jié)毆姆表內(nèi)的滑動變阻器的電阻來使電流表達到滿偏；后者是螺絲刀調(diào)節(jié)指針使其電流為零．