Question

16．小张在学习了电路后，想自制一个最大阻值为 20Ω 的滑动变阻器，他查阅资料：
1mm²的锰铜合金每 1m 的电阻为 0.0175Ω 左右；1mm²的镍铬合金每 1m 的电阻为 1Ω 左右．应该选择直径为 1mm²的镍铬合金（选填“锰铜合金”或“镍铬合金”）
材料比较合适．现有足够长的此类金属丝一捆，米尺、电压表、电流表、滑动变阻器（50Ω 1A）、开关、电源各一，导线若干，请你帮小张完成实验．
（1）画出实验电路图．
（2）说出实验步骤，并用测得的物理量表示需要取多长的金属丝．

Answer 1

分析 电阻丝应该选择电阻率大的电阻丝；
可用滑动变阻器和待测电阻串联，用电压表和待测电阻并联，电流表测量电流，算出电阻，以及电阻丝的长度．

解答 解：
滑动变阻器应该选择电阻率大的材料（即相同规格下电阻较大的材料），所以选镍铬合金材料比较合适；
（1）为了从此类金属丝中截取阻值为20Ω 的电阻丝，需要测出其电阻；所以，将滑动变阻器与电阻丝串联（保护电路），电流表与电阻丝串联，电压表与电阻丝并联，设计电路图如下图所示：

（2）移动滑动变阻器的滑片，让电压表与电流表的示数之比为20（即电阻丝的阻值为20Ω ），读出电流表的示数为I，电压表示数为U；
因为1mm²的镍铬合金每 1m 的电阻为 1Ω 左右，故需要电阻丝的长度为L=$\frac{U}{I}$×1m/Ω．
故答案为：镍铬合金丝；（1）见上图；
（2）移动滑动变阻器的滑片，让电压表与电流表的示数之比为20，读出电流表的示数为I，电压表示数为U；
电阻丝的长度为L=$\frac{U}{I}$×1m/Ω．

点评 本题考查了设计实验方案测电阻的能力和电阻丝的选择，有一定的难度．