Question

19．在“探究决定金属丝电阻的因素”的实验中．

（1）测量金属丝的长度：把金属丝拉直，用米尺测量金属丝的长度三次．然后求出平均值，这样做的目的是为了减小实验误差．
（2）测量金属丝的直径：如图1所示，将金属丝紧密地并排制成一个线圈．线圈的圈效为34圈．那么．由图可知．金属丝的直径为7.65×10^-4m（保留三位有效数字）．进而算出它的横切面积；此外．金属丝的直径也可以用螺旋测微器直接测量．
（3）测定该金属丝的电阻，在实验室提供了以下实验器材：
A．待测金属丝R（阻值约为20Ω）；          B．电流表A₁ （量程0～150mA，内阻约为10Ω）
C．电流表A₂（量程0～20mA，内阻为30Ω）   D．电压表V（量程0～15V，内阻约为10KΩ）
E．定值电阻R₀（阻值为100Ω）               F．滑动变阻嚣R₁（阻值为0～5Ω，额定电流为1.0A）
G．滑动变阻嚣R₂（阻值为0～100Ω，额定电流为0.1A）   H．学生电源E（电动势为4V，内阻不计）；
L．单刀单掷开关S一个，导线若干：
①为了尽可能使电表的调节范围较大，且准确地进行测量，测量时电表的示数不得小于其量程的$\frac{1}{3}$，那么．实验中应选用的电表是A₁和A₂，滑动变阻器是R₁．
②根据所选实验器材，在图3方框中画出该实验的最佳电路图，并标明元件符号．
③根据上面所画电路图，将实物图2连接起来（没有选用的实验器材不要连接，其中，图中已有部分连接）

Answer 1

分析 （1）为了排除偶然因素，一般要测三次，求其平均值，以减小实验误差；
（2）由图示刻度尺确定其分度值，读出其示数，求出直径，根据螺旋测微器，也可测量直径；
（3）①根据最大电流选择电流表，根据电源电动势选择电压表，为方便实验操作，在保证安全的前提下，应选择最大阻值较小的滑动变阻器；
②根据所测电阻阻值与电表内阻的关系，确定电流表的接法，然后选择开关位置；
③根据电路图连接实物图，注意量程及正负极．

解答 解：（1）测量时，多测几次，然后求其平均值，这样可以减小误差，使结果更准确；
（2）由图1所示刻度尺可知，其分度值为1mm，则示数为2.60cm，
那么直径为d=$\frac{2.60cm}{34}$=0.0765cm=7.65×10^-4m；
金属丝的直径也可以用螺旋测微器来测量；
（3）①电源的电动势为4V，而电压表量程为15V，相差太大，因此必须由电流表与电阻改装，从而选取电流表A₂与定值电阻R₀串联；
电路最大电流约为I=$\frac{E}{{R}_{X}}$=$\frac{4}{20}$=200mA，则电流表应选取A₁；
为了尽可能使电表的调节范围较大，因此滑动变阻器采用分压式接法，即选取滑动变阻器R₁；
②根据$\frac{{R}_{X}}{{R}_{A}}$=$\frac{20}{10}$$＜\frac{{R}_{V}}{{R}_{x}}$=$\frac{130}{20}$，因此电流表采用外接法，滑动变阻器采用分压式接法；如下图所示：

③根据电路图，结合电表的量程，及正负极，从而连接实物图，如下图所示：

故答案为：（1）减小实验误差；（2）7.65×10^-4，螺旋测微器；（3）①A₁，A₂，R₁；②如上图1所示；③如上图2所示．

点评 （1）考查测量电阻的实验，需要知道实验原理与实验注意事项，即可求解；
（2）实验器材的选取，要掌握实验器材的选取原则．理解电流表的外接还是内接方法，注意滑动变阻器的分压式与限流式的不同．