Question

【題目】某同學想設計一個測量金屬棒電阻率的實驗方案，實驗室提供的器材有：

A．電流表A1（內阻Rg=100Ω，滿偏電流Ig=3mA）

B．電流表A2（內阻約為0.4Ω，量程為0.6A）

C．定值電阻R0=900Ω

D．滑動變阻器R（5Ω，2A）

E．干電池組（6V，0.05Ω）

F．一個開關和導線若干

G．螺旋測微器，游標卡尺

（1）如圖1，用螺旋測微器測金屬棒直徑為 mm；如圖2用20分度游標卡尺測金屬棒長度為 cm．

（2）用多用電表粗測金屬棒的阻值：當用“×10Ω”擋時發現指針偏轉角度過大，他應該換用 擋（填“×1Ω”或“×100Ω”），換擋并進行一系列正確操作后，指針靜止時如圖3所示，則金屬棒的阻值約為 Ω．

（3）請根據提供的器材，設計一個實驗電路，要求盡可能精確測量金屬棒的阻值．

（4）若實驗測得電流表A1示數為I1，電流表A2示數為I2，則金屬棒電阻的表達式為Rx= ．（用I1，I2，R0，Rg表示）

Answer 1

【答案】（1）6.126；10.230；（2）×1Ω；10；（3）如圖所示；（4）．

【解析】

試題分析：（1）螺旋測微器固度刻度與可動刻度示數之和是螺旋測微器示數；游標卡尺主尺與游標尺示數之和是游標卡尺示數．

（2）由歐姆表測電阻要選擇合適的擋位使指針指在中央刻度線附近；歐姆表指針示數與擋位的乘積是歐姆表示數．

（3）根據伏安法測電阻的實驗原理與所給實驗器材作出電路圖．

（4）根據電路圖應用歐姆定律求出電阻阻值．

解：（1）由圖示螺旋測微器可知，其示數為：6mm+12.6×0.01mm=6.126mm，由圖示游標卡尺可知，其示數為：102mm+6×0.05mm=102.30mm=10.230cm；

（2）用歐姆表“×10Ω”擋時發現指針偏轉角度過大，說明所選擋位太大，應該換用×1Ω擋，擋并進行一系列正確操作，由圖3所示可知，則金屬棒的阻約為10×1Ω=10Ω；

（3）由題意可知，沒有電壓表，可以用電流表A1與定值電阻R0串聯組成電壓表測電壓，用電流表A2測電流，由于改裝后電壓表內阻為100+900=1000Ω，電流表內阻約為0.4Ω，待測電阻阻值約為10Ω，滑動變阻器最大阻值為5Ω，為測多組實驗數據，滑動變阻器應采用分壓接法，電壓表內阻遠大于電阻阻值，電流表應采用外接法，實驗電路圖如圖所示：

（4）金屬棒電阻阻值：Rx==；

故答案為：（1）6.126；10.230；（2）×1Ω；10；（3）如圖所示；（4）．