Question

5．某科技創(chuàng)新小組在小制作中需要1.00Ω的定值電阻．由于實驗室沒有合適的電阻，他們打算用一段導線代替，他們在實驗室找到了兩圈長度均為100.00m的粗細均勻的導線圈a、b，他們用螺旋測微器測出b線圈導線的直徑和用多用電表“×100”檔粗測b線圈的總電阻示數(shù)如圖甲、乙所示．

（1）導線b的直徑d=0.239mm；由多用電表得線圈b的總電阻R_b約為2400Ω．
（2）接著測出線圈a、b的U-I圖象如圖丙所示，實驗室提供如下器材可選：
A．電流表A₁（600mA，1.0Ω ）；
B．電流表A₂（40mA，10.0Ω）；
C．電壓表V₁（3V，6kΩ）；
D．電壓表V₂（50V，20kΩ）；
E．滑動變阻器R₁（100Ω，1.0A）；
F．滑動變阻器R₂（10Ω，2.0A）；
G．直流電源E（50V，0.05Ω）；
H．開關一個，帶夾子的導線若干．
以上器材中，要求實驗測b線圈的伏安特性曲線，且在實驗時需測出多組有關數(shù)據(jù)和盡可能高的測量精度，電流表選用B，電壓表選用D，滑動變阻器選E（填儀器前的字母代號）；請在如圖丁中的虛線框中畫出實驗的電路圖．
（3）最后，他們決定用線圈a的一段導線來替代1.00Ω的電阻，他們應將長度L=0.2m的導線接入電路．

Answer 1

分析 （1）明確螺旋測微器及歐姆表的讀數(shù)方法；注意明確：螺旋測微器讀數(shù)等于固定刻度讀數(shù)加上可動刻度讀數(shù)；歐姆表讀數(shù)等于表盤讀數(shù)與倍率的乘積；
（2）根據(jù)I-U圖象得到測量時的電壓和電流值，則可以選擇合適的電流表和電壓表；滑動變阻器采用分壓式接法，電流表采用內接法；同時要注意滑動變阻器的電流不能超過額定電流；
（3）先根據(jù)I-U圖象得到電阻，再結合電阻定律求解1.00Ω的導線的長度．

解答 解：（1）螺旋測微器讀數(shù)=固定刻度讀數(shù)+可動刻度讀數(shù)=0+0.01mm×23.9=0.239mm；歐姆表讀數(shù)=表盤讀數(shù)×倍率=24×100=2400Ω；
（2）根據(jù)I-U圖象得到測量時的最大電壓測量值為46V，電流值的最大測量值為40mA，故電壓表選擇D，電流表選擇B；
滑動變阻器直接與電源串聯(lián)；則滑動變阻器R₁電流約為：I=$\frac{50V}{100Ω}$=0.5A，小于額定電流；
滑動變阻器R₂電流約為：I=$\frac{50V}{10Ω}$=5A，大于額定電流，故滑動變阻器選用E；
滑動變阻器最大阻值小于導線電阻，為測多組實驗數(shù)據(jù)，滑動變阻器采用分壓式接法；
導線電阻約為2400Ω，電流表內阻約為10Ω，電壓表內阻約為20kΩ，
待測電阻阻值遠大于電流表內阻，電流表采用內接法，電路圖如圖所示：

（3）根據(jù)I-U圖象得到線圈a的電阻為：R_a=$\frac{{U}_{a}}{{I}_{a}}$=$\frac{20V}{0.04A}$=500Ω；
因線圈的長度為100m，故每米導線的電阻為5Ω，則可知長度0.2m的電阻即為1歐姆．
故答案為：（1）0.239；2400．（2）B；D；E． （3）0.2

點評 本題考查了螺旋測微器讀數(shù)、歐姆表讀數(shù)，選擇實驗器材、實驗數(shù)據(jù)處理，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)；注意滑動變阻器的接法選擇，同時不能讓電流超過滑動變阻器的最大限制電流．