Question

10．实验室进了一批低电阻的电磁螺线管，已知螺线管使用的金属丝电阻率ρ=1.7×10^-8Ωm．课外活动小组的同学设计了一个试验来测算螺线管使用的金属丝长度．他们选择了多用电表、电流表、电压表、开关、滑动变阻器、螺旋测微器（千分尺）、导线和学生电源等．

（1）他们使用多用电表粗测金属丝的电阻，操作过程分以下三个步骤：（请填写第②步操作）
①将红、黑表笔分别插入多用电表的“+”、“-”插孔；选择电阻档“×1”；
②将红、黑表笔短接，调整欧姆调零旋钮使指针指在欧姆零处；
③把红黑表笔分别与螺线管金属丝的两端相接，多用表的示数如图（a）所示．
（2）根据多用电表示数，为了减少实验误差，并在实验中获得较大的电压调节范围，应从图（b）的A、B、C、D四个电路中选择D电路来测量金属丝电阻；
（3）他们使用千分尺测量金属丝的直径，示数如图c所示，金属丝的直径为0.260mm；
（4）根据多用电表测得的金属丝电阻值，可估算出绕制这个螺线管所用金属丝的长度约为13m．（结果保留两位有效数字）
（5）他们正确连接电路，接通电源后，调节滑动变阻器，发现电流始终无示数．请设计一种方案，利用多用电表检查电路故障并写出判断依据．（只需写出简要步骤）①使用多用电表的电压档位，接通电源，逐个测量各元件、导线上的电压，若电压等于电源电压，说明该元件或导线断路故障．
②使用多用电表的电阻档位，断开电路或拆下元件、导线，逐个测量各元件、导线上的电阻，若电阻为无穷大，说明该元件或导线断路故．．

Answer 1

分析 （1）用欧姆表测电阻，每次换挡后和测量前都要重新调零（指欧姆调零）．
（2）根据题意确定滑动变阻器与电流表的接法，然后选择实验电路．
（3）螺旋测微器固定刻度与可动刻度示数之和是螺旋测微器的示数．
（4）根据实验数据，应用电阻定律求出导线的长度．
（5）常见的电路故障有断路与短路，可以用电压表或欧姆表检查电路故障．

解答 解：（1）②选择挡位后，要对欧姆表进行欧姆调零，即：将红、黑表笔短接，调整欧姆调零旋钮使指针指在欧姆零处．
（2）为测多组实验数据，使电压与电流变化范围大些，滑动变阻器应采用分压接法；由欧姆表所示可知，金属丝电阻约为4欧姆，电流表内阻很小，约为零点几欧姆，电压表内阻很大，约为几千欧姆甚至几万欧姆，电压表内阻远大于电阻丝阻值，电流表应采用外接法，故选图D所示电路．
（3）由图所示螺旋测微器可知，固定刻度示数为0mm，可动刻度示数为26.0×0.01mm=0.260mm，则螺旋测微器示数为0mm+0.260mm=0.260mm．   
（4）由R=ρ$\frac{L}{S}$得：L=$\frac{RS}{ρ}$=$\frac{Rπ（\frac{d}{2}）^{2}}{ρ}$，代入数据解得：L=12.5m，由于结果保留两位有效数字，所以为：13m．
（5）电流表无示数，电路存在断路，可以用如下方法检测电路故障：①使用多用电表的电压档位，接通电源，逐个测量各元件、导线上的电压，若电压等于电源电压，说明该元件或导线断路故障．
②使用多用电表的电阻档位，断开电路或拆下元件、导线，逐个测量各元件、导线上的电阻，若电阻为无穷大，说明该元件或导线断路故障．
故答案为：（1）②将红、黑表笔短接，调整欧姆调零旋钮使指针指在欧姆零处；（2）D；（3）0.260（0.258-0.262 mm均正确）；（4）13；
（5）①使用多用电表的电压档位，接通电源，逐个测量各元件、导线上的电压，若电压等于电源电压，说明该元件或导线断路故障．
②使用多用电表的电阻档位，断开电路或拆下元件、导线，逐个测量各元件、导线上的电阻，若电阻为无穷大，说明该元件或导线断路故．

点评 殴姆调零与机械调零要区分，前者是调节殴姆表内的滑动变阻器的电阻来使电流表达到满偏；后者是螺丝刀调节指针使其电流为零．