Question

8．小南同學在老師做了“探究產(chǎn)生電磁感應的條件”實驗后，對實驗用的線圈產(chǎn)生了興趣，想知道繞線圈所用銅絲的長度．他上網(wǎng)查得銅的電阻率為1.7×10^-8Ω•m，測算出銅絲（不含外面的絕緣漆層）的橫截面積為5×10^-8m²，而后想用伏安法測出該線圈的電阻，從而計算得到銅絲的長度．

（1）先用多用電表粗測線圈的電阻，選擇開關的位置和測量時表盤指針的位置如圖甲所示，則該線圈的阻值大約為65Ω；
（2）再進一步測量線圈的電阻，實驗室提供了10V學生電源，“5Ω，3A”的滑動變阻器，量程0-0.6A-3.0A雙量程電流表，量程0-3V-15V雙量程電壓表，導線若干．小南同學按步驟連接好電路后進行測量，他將滑動變阻器的滑片從一端滑到另一端，安培表指針從如圖乙位置變化到圖丙位置所示，請讀出圖乙的示數(shù)為0.16A，試分析小南此次實驗選用的電路為圖中電路圖①．（填①或②）

（3）小南選擇合適的電路圖后得到了多組數(shù)據(jù)，并將點跡描繪在圖丁的I-U坐標系中，請在圖中描繪出線圈的伏安特性曲線，并求得該線圈導線的長度為179.4m．

Answer 1

分析 （1）歐姆表讀數(shù)等于刻度盤讀數(shù)乘以倍率；
（2）根據(jù)電源電壓，結合所測電阻與滑動變阻器電阻，從而可求得電流值范圍，進而確定電流表的量程，再依據(jù)分壓式，滑片從一端移動另一端，電流表達到零，而限流式，電流表不可能為零；
（3）根據(jù)圖象中點，然后平滑連接，從而求得電阻，再依據(jù)電阻定律，即可求得長度．

解答 解：（1）歐姆表讀數(shù)=刻度盤讀數(shù)×倍率，即R=6.5×10=65Ω；
（2）學生電源10V，“5Ω，3A”的滑動變阻器，而該線圈的阻值大約為65Ω，
那么將滑動變阻器的滑片從一端滑到另一端，安培表指針從如圖乙位置變化到圖丙位置所示，
可知，滑動變阻器是限流式接法，
根據(jù)公式I=$\frac{U}{R}$；則有電流范圍為0.14A到0.15A，
依據(jù)電流表指針在$\frac{1}{3}$到$\frac{2}{3}$范圍內，因此電流表量程為0.6A，
那么圖乙的示數(shù)為0.16A，
（3）將圖象中各點平滑連接，如下圖所示：

根據(jù)上圖可，求得：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{10}{0.165}$≈61Ω
那么由電阻定律R=$ρ\frac{L}{S}$，可得，L=$\frac{RS}{ρ}$=$\frac{61×5×1{0}^{-8}}{1.7×1{0}^{-8}}$=179.4m
故答案為：（1）65Ω（±2Ω）；（2）0.16A（±0.01A），①；
（3）見上圖所示，179.4m（176.0m～181.2m）．

點評 考查歐姆表讀數(shù)，掌握分壓式與限流式的確定，及電表量程的確定，理解電阻定律的內容，學會作圖法，及圖象斜率的含義，注意圖象要平滑連接，不能畫成折線．