题目内容

7.某同学用为了尽量减小测量电阻的系统误差,采用了如图1所示电路测量一段金属丝的电阻(阻值约为17Ω),采用以下器材:
电流表A1,量程10mA,内阻约200Ω;
电流表A2,量程0.6A,内阻约5Ω;
电阻箱R,阻值999.99Ω;
滑动变阻器R1,最大阻值10Ω;
电源E,电动势6V,内阻不计;
开关、导线若干;

该同学进行如下操作,
①将S1接2,S2接4,断开S3,调节滑动变阻器R1和电阻箱R,测得电流表A1、A2的示数分别为5mA和0.4A,电阻箱阻值为2.5Ω,则电流表A1的阻值为197.5Ω;
②该同学将电阻箱调至802.5Ω,开关S1接1,S2接3,闭合S3,只移动滑动变阻器R1,测得电流表A1、A2-A1的示数如下表格,该同学还记录了手接触金属丝的冷热感觉.
A1/mA012345678910
A2-A1
/A
00.060.120.180.240.300.360.410.450.500.54
冷热感觉常温微热较热
(a)请在如图2的坐标纸上描点作出I1与$\frac{{I}_{2}-{I}_{1}}{A}$的关系图线,并根据图线求出电阻丝常温时的阻值Rx=5.0Ω(结果保留两位有效数字);
(b)请你根据所掌握的物理知识分析该图线反映了金属电阻温度升高,电阻增加的物理规律.

分析 (1)根据串并联电路的电流和电压关系以及欧姆定律列式求解即可;
(2)电流表A1与R串联构成电压表,根据伏安法列式找出电阻Rx与电流I1和I2的关系表达式进行分析;
根据表格中的数据,利用描点法可以正确画出两电流表示数I1与I2的关系图线;
结合图象的表达式进行分析.

解答 解:(1)测得电流表A1、A2的示数分别为5mA和0.4A,故流过电阻箱R的电流为:I=0.4A-5mA=0.395A;
电阻箱R的电压为:UR=IR=0.395A×2.5Ω=0.9875V;
故电流表A1的阻值为:rA1=$\frac{0.9875V}{5mA}$=$\frac{0.9875V}{0.005A}=197.5Ω$;
(2)根据欧姆定律,有:Rx=$\frac{{I}_{1}({r}_{A1}+R)}{{I}_{2}}$,故I1=$\frac{{R}_{x}}{{r}_{A1}+R}{I}_{2}$;
根据表格中的数据,利用描点法可以正确画出两电流表示数I1与I2的关系图线,如图所示:

图象的斜率k=$\frac{6×1{0}^{-3}}{0.36}$=$\frac{{R}_{x}}{197.5+102.5}$,解得:Rx=5.0Ω;
电流越大,温度越高,电阻越大;
故答案为:(1)197.5Ω;(2)(a)5.0Ω,(b)温度升高,电阻增加

点评 在电学实验中,应将电阻值一定的电流表进行改装,若需改为电压表则应串联一电阻,若需改为电流表则应串联一电阻,本题是考查基础知识和作图能力的好题.

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