Question

I．測量電源B的電動勢E及內(nèi)阻r（E約為4.5V，r約為1.5Ω）．器材：量程3V的理想電壓表，量程0.5A的電流表（具有一定內(nèi)阻），固定電阻R=4Ω，滑動變阻器R′，電鍵K，導(dǎo)線若干．
①畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖．圖中各元件需用題目中給出的符號或字母標(biāo)出．
②實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)電流表讀數(shù)為I₁時，電壓表讀數(shù)為U₁；當(dāng)電流表讀數(shù)為I₂時，電壓表讀數(shù)為U₂．則可求出E=______，r=______．（用I₁、I₂、U₁、U₂及R表示）
II．在“測定金屬的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，用螺旋測微器測量金屬絲直徑時的刻度位置如圖所示，用米尺測量金屬絲的長度l=0.810m．金屬絲的電阻大約為4Ω，先用伏安法測出金屬絲的電阻，然后根據(jù)電阻定律計(jì)算出該金屬材料的電阻率．
①從圖中讀出金屬絲的直徑為______mm．
②在用伏安法測定金屬絲的電阻時，除被測電阻絲外，還有如下供選擇的實(shí)驗(yàn)器材：
A．直流電源：電動勢約4.5V，內(nèi)阻很��；
B．電流表A₁：量程0～0.6A，內(nèi)阻0.125Ω；
C．電流表A₂：量程0～3.0A，內(nèi)阻0.025Ω；
D．電壓表V：量程0～3V，內(nèi)阻3kΩ；
E．滑動變阻器R₁：最大阻值10Ω；
F．滑動變阻器R₂：最大阻值50Ω；
G．開關(guān)、導(dǎo)線等．
③盡可能提高測量的精度，則在可供選擇的器材中，應(yīng)該選用的電流表是______，應(yīng)該選用的滑動變阻器是______．
④根據(jù)所選的器材，在如圖所示的方框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖．
⑤若根據(jù)伏安法測出電阻絲的電阻為R_x=4.1Ω，則這種金屬材料的電阻率為______Ω?m．（保留一位有效數(shù)字）

Answer 1

【答案】分析：I．測電源的電動勢和內(nèi)電阻采用的是一般的限流接法，只需測出通過電源的兩組電壓和電流即可聯(lián)立求得電源的電動勢和內(nèi)阻．
II．螺旋測微器讀數(shù)=固定刻度讀數(shù)+半刻度讀數(shù)+可動刻度讀數(shù)；為減小讀數(shù)誤差，選小量程電流表；為使操作方便，滑動變阻器選擇與電阻接近的，選10Ω的．
連線電路要注意：電表極性不能接反，量程選擇恰當(dāng)?shù)�，安培表�?nèi)外接法的選擇．
解答：解：I．本實(shí)驗(yàn)采用限流接法，即將滑動變阻器、電源、電流表串聯(lián)；電壓表并聯(lián)在電源兩端；本題由于電源電壓較大，故應(yīng)加入保護(hù)電阻；答案如圖所示；   
由閉合電路歐姆定律可知：
U₁=E-I₁r′
U₂=E-I₂r′
聯(lián)立解得：E=； r′=
由于r′中含有保護(hù)電阻，故電源的電阻應(yīng)為：r=r′-R=
II．固定刻度讀數(shù)：0.5mm；可動刻度讀數(shù)0.01mm×2.0=0.020mm；
故螺旋測微器讀數(shù)為：0.520mm；
為減小讀數(shù)誤差，選小量程電流表，故選電流表A₁：量程0～0.6A，內(nèi)阻0.125Ω；
滑動變阻器的特點(diǎn)是：電阻大的調(diào)節(jié)精度低，電阻變化快，操作不方便，故選小電阻的，即選E；
伏安法測電阻時，測量較大電阻用安培表內(nèi)接法，測量較小電阻用安培表外接法，本題待測電阻與安培表電阻相接進(jìn)，故采用安培表外接法，電路圖如圖所示；
根據(jù)R=得：ρ=Ω?m=1×10^-6Ω?m．
故答案為：I．①如圖所示；②，
II．①0.520； ③A₁；R₁    ④如圖所示；⑤1×10^-6

點(diǎn)評：I．本題需注意（1）由于電源電動勢較大而內(nèi)阻較小，故電路中應(yīng)接入保護(hù)電阻；（2）本實(shí)驗(yàn)一般采用圖象法求電動勢和內(nèi)電阻；本題中的計(jì)算法誤差較大．
II．本題關(guān)鍵：（1）用伏安法測電阻時安培表內(nèi)、外接法的選擇原則是“大內(nèi)小外”，即對于大電阻采用安培表內(nèi)接法，對于小電阻采用安培表外接法；（2）需要有較大的電壓測量范圍時，滑動變阻器采用分壓式接法．