Question

（10分）在“測定金屬絲的電阻率”實驗中。
⑴金屬絲的直徑用螺旋測微器測得，從圖中讀出該金屬絲的直徑d＝       mm；

⑵為了測量其電阻R_x的阻值，實驗室提供如下實驗器材：

A．待測電阻Rx（約100Ω）

B．電動勢E＝6V，內阻很小的直流電源

C．量程50mA，內阻約為50Ω的電流表

D．量程0.6A，內阻約為0.2Ω的電流表

E．量程6V，內阻約為15kΩ的電壓表     
F．最大阻值15Ω，最大允許電流1A的滑線變阻器
G．最大阻值15kΩ，最大允許電流0.5A的滑線變阻器   
H．開關一個，導線若干
①為了操作方便，且能比較精確地測量金屬絲的電阻值，電流表選用     、滑線變阻器選用     （填寫選用器材前的序號即可）；
②請根據所選用的實驗器材，盡可能減小實驗誤差，設計測量電阻的電路，并在方框中畫出電路圖；

⑶若另有一只待測電阻，無論用電流表內接還是外接，測量誤差較為接近，有一位同學為了消除因電表內阻所帶來的系統誤差，他用兩只相同的電壓表，設計了如圖所示的測量電路，實驗操作步驟如下：

①按電路圖連接好實驗器材；
②閉合電鍵S₁，電鍵S₂處于斷開狀態，讀出此時電壓表的示數U、電流表示數I；
③再閉合S₂，調節變阻器R，使電流表的電流仍為步驟②的電流I，此時讀出電壓表的示數U₁與電壓表的示數U₂；
用上述測得的物理量表示，待測電阻的計算式為R_x＝                       。

Answer 1

⑴1.360；⑵①C，F；②圖略，見解析；⑶

解析試題分析：⑴由圖示可知，螺旋測微器的讀數，即該金屬絲的直徑為d＝1.360mm
⑵①由所提供的電源電動勢E＝6V和待測電阻R_x（約100Ω）可知，流經待測電阻的最大電流為0.06A＝60mA，顯然為C表量程50mA的1.2倍，D表量程0.6A的0.1倍，因此為了讀數方便和準確應選電流表C表，且可以通過滑線變阻器控制使其電流不超過量程，為了能比較精確地測定待測電阻的阻值，應盡可能多地測量數據，且數據變化范圍也應較大，因此滑線變阻器應采用分壓式接法，因此選用最大最大阻值較小為15Ω的滑線變阻器F；
②由于待測電阻阻值相對較小，因此應采用電流表的外接法，應從其電路原理圖如下圖所示。

⑶有題意可知測量另一只待測電阻時，無論用電流表內接還是外接，測量誤差較為接近，說明該電阻阻值大小居中，因為電流表或電壓表內阻引起的誤差相當，由實驗步驟可知，當閉合S₂，調節變阻器R，使電流表的電流仍為I時，電壓表的示數為U₁，電壓表的示數為U₂，說明電流表的電流為I時，電流表分得的電壓為U_A＝U₁－U₂，因此在步驟②中，待測電阻兩端的電壓為U_x＝U－U_A＝U＋U₂－U₁，解得：R_x＝＝
考點：本題主要考查了電阻的測量實驗，涉及螺旋測微器的讀數、儀器的選取、電路設計、誤差分析等問題。