Question

Ⅰ．如图1测量一小段金属丝的直径和长度，得到如下情形，则这段金属丝直径

 

mm，长度是

 

cm．


Ⅱ．（1）如图2所示为一种测量电源电动势的电路原理图．E为供电电源，E_S为标准电源，E_X为待测电源，R_P是限流电阻，R₀是电流表的保护电阻，AB是均匀电阻丝，长度为L．闭合S₁进行测量时，先将S₂合到“1”位置，移动C至C₁处时，恰好使电流表指针指零，测得AC₁=

1

3

L；再将S₂合到“2”位置，移动C至C₂处时，恰好又使电流表指针指零，测得AC₂=

1

2

L．请你根据这些信息，结合所学过的有关物理知识回答：
①本实验对供电电源的要求是E

 

E_S和E_X（ 填“＜”，“=”或“＞”）；
②你认为该实验中电流表最好应选用

 

 （填“安培表”，“毫安表”，“微安表”，“灵敏电流计”）；
③本次实验测得的E_X=

 

E_S．
（2）用如图3所示的电路测定电源的电动势和内电阻，提供的器材为

 

（A）干电池两节，每节电池的电动势约为1.5V，内阻未知
（B）直流电压表V₁、V₂，内阻很大     
（C）直流电流表A，内阻可忽略不计
（D）定值电阻R₀，阻值未知，但不小于5Ω   
（E）滑动变阻器   
（F）导线和开关

某同学利用该电路完成实验时，由于某根导线发生断路故障，因此只记录了一个电压表和电流表的示数，并描在了坐标纸上作出U--I图，如图4所示．由图象可知，该同学测得两节干电池总的电动势值为

 

V，总内阻为

 

Ω．由计算得到的数据可以判断能够正确示数的电压表应为表

 

（选填“V₁”或“V₂”）（保留三位有效数字）

Answer 1

分析：1、游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数，不需估读．螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上可动刻度读数，在读可动刻度读数时需估读．
2、（1）该电路是一个并联分压电路，当E_S电压等于AC电压时，使电流表指针指零．
根据两次AC电压的关系找出E_X和E_S的关系．
（2）用直线将各点连接，若不能在一直线上，则可将各点均匀分布在直线两边；
由图象的截距及斜率的含义可求得电动势和内电阻；分析测得的内阻数据，可知哪一电表正确接入；

解答：解：1、螺旋测微器固定刻度读数为0.5mm，可动刻度读数为0.01×20.0=0.200mm，所以最终读数为0.700mm．
 游标卡尺的主尺读数为42mm，游标读数为0.05×9=0.45mm，所以最终读数为42.45mm=4.245cm．
Ⅱ．（1）①该电路是一个并联分压电路，当E_S电压等于AC电压时，使电流表指针指零．所以本实验对供电电源的要求是E＞E_S和E_X
②为了能准确找出AC电压等于E_S和E_X的电压关系，即电流表指针指零，要抵消到电流为零，就最好是灵敏度最高的灵敏电流计，减小误差．
③先将S₂合到“1”位置，移动C至C₁处时，恰好使电流表指针指零，测得AC₁=

1

3

L；
即：E_S=

E

RAB+RP+r

×RAC1
将S₂合到“2”位置，移动C至C₂处时，恰好又使电流表指针指零，测得AC₂=

1

2

L．
E_X=

E

RAB+RP+r

×RAC2
RAC2=1.5RAC1
所以：E_X=1.5E_S．
（2）用直线将各点相连，作图象如图所示；
由U=E-Ir可知；
图象与纵轴的交点为电源的电动势，故E=2.90V；
图象的斜率表示电源的电动势，则有：
r=

△U

△I

=

2.9-1.9

0.28

=3.50Ω
若示数为V₂电表的，则测量的内电阻一定包含有定值电阻R₀，而定值电阻大于等于5Ω，
故说明读数只能是读的V₁；
故答案为：Ⅰ.0.700，4.245．
Ⅱ．（1）①＞；②灵敏电流计；③1.5
（2）2.90，3.50，V₁，

点评：1、解决本题的关键掌握游标卡尺和螺旋测微器的读数方法，游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数，不需估读．螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上可动刻度读数，在读可动刻度读数时需估读．
2、（1）本题关键明确实验原理，知道并联分压电路，用ES去抵消AC上分得的电压，使得电流表指针指为零．
（2）本题难点在于能否找出两电压表的关系，要注意正确由闭合电路欧姆定律及串联电路的规律去找出正确的结论