Question

（10分）在“测定金属丝的电阻率”实验中。

⑴金属丝的直径用螺旋测微器测得，从图中读出该金属丝的直径d＝        mm；

⑵为了测量其电阻R_x的阻值，实验室提供如下实验器材：

A．待测电阻R_x（约100Ω）            

B．电动势E＝6V，内阻很小的直流电源

C．量程50mA，内阻约为50Ω的电流表   

D．量程0.6A，内阻约为0.2Ω的电流表

E．量程6V，内阻约为15kΩ的电压表   

F．最大阻值15Ω，最大允许电流1A的滑线变阻器

G．最大阻值15kΩ，最大允许电流0.5A的滑线变阻器   

H．开关一个，导线若干

①为了操作方便，且能比较精确地测量金属丝的电阻值，电流表选用      、滑线变阻器选用      （填写选用器材前的序号即可）；

②请根据所选用的实验器材，尽可能减小实验误差，设计测量电阻的电路，并在方框中画出电路图；

⑶若另有一只待测电阻，无论用电流表内接还是外接，测量误差较为接近，有一位同学为了消除因电表内阻所带来的系统误差，他用两只相同的电压表，设计了如图所示的测量电路，实验操作步骤如下：

①按电路图连接好实验器材；

②闭合电键S₁，电键S₂处于断开状态，读出此时电压表的示数U、电流表示数I；

③再闭合S₂，调节变阻器R，使电流表的电流仍为步骤②的电流I，此时读出电压表的示数U₁与电压表的示数U₂；

用上述测得的物理量表示，待测电阻的计算式为R_x＝                        。

Answer

⑴1.360；⑵①C，F；②图略，见解析；⑶

【解析】

试题分析：⑴由图示可知，螺旋测微器的读数，即该金属丝的直径为d＝1.360mm

⑵①由所提供的电源电动势E＝6V和待测电阻Rx（约100Ω）可知，流经待测电阻的最大电流为0.06A＝60mA，显然为C表量程50mA的1.2倍，D表量程0.6A的0.1倍，因此为了读数方便和准确应选电流表C表，且可以通过滑线变阻器控制使其电流不超过量程，为了能比较精确地测定待测电阻的阻值，应尽可能多地测量数据，且数据变化范围也应较大，因此滑线变阻器应采用分压式接法，因此选用最大最大阻值较小为15Ω的滑线变阻器F；

②由于待测电阻阻值相对较小，因此应采用电流表的外接法，应从其电路原理图如下图所示。

⑶有题意可知测量另一只待测电阻时，无论用电流表内接还是外接，测量误差较为接近，说明该电阻阻值大小居中，因为电流表或电压表内阻引起的误差相当，由实验步骤可知，当闭合S2，调节变阻器R，使电流表的电流仍为I时，电压表的示数为U1，电压表的示数为U2，说明电流表的电流为I时，电流表分得的电压为UA＝U1－U2，因此在步骤②中，待测电阻两端的电压为Ux＝U－UA＝U＋U2－U1，解得：Rx＝＝

考点：本题主要考查了电阻的测量实验，涉及螺旋测微器的读数、仪器的选取、电路设计、误差分析等问题。