题目内容

(1)图1中螺旋测微器的读数为
10.195
10.195
mm,图2中分度为0.05mm的游标卡尺的示数为
6.170
6.170
 c m

(2)某待测电阻Rx的阻值约为20Ω,现要测量其阻值,实验室提供器材如下:
A.电流表A1(量程150mA,内阻r1=10Ω)
B.电流表A2(量程20mA,内阻r2=30Ω)
C.定值电阻R0=100Ω
D.滑动变阻器R,最大阻值为10Ω
E.电源E,电动势E=4V(内阻不计)
F.开关S及导线若干
①根据上述器材完成此实验,测量时要求电表读数不得小于其量程的
1
3
,请你在答题卡的线框内画出测量Rx的一种实验原理图(图中元件作用题干中相应英文字母符号标注).
②实验时电流表A1的读数为I1,电流表A2的读数为I2,用已知量和测得的物理量表示Rx=
I
 
2
(R
 
0
+r
 
2
)
I
 
1
-I
 
2
或
I
 
2
(R
 
0
+r
 
2
)
I
 
1
-r
 
1
I
 
2
(R
 
0
+r
 
2
)
I
 
1
-I
 
2
或
I
 
2
(R
 
0
+r
 
2
)
I
 
1
-r
 
1
.
分析:本题(1)的关键是掌握螺旋测微器和游标卡尺的读数方法,注意游标卡尺的分度.题(2)①的关键是根据两个电流表量程及内阻与待测电阻和定值电阻的数值适当组合,画出电路图,然后根据欧姆定律进行估算,只要两个电流表都能正确读数即可,②的关键是根据欧姆定律列式解出待测电阻表达式即可.
解答:解:(1)螺旋测微器的读数为:d=10mm+19.5×0.01mm=10.195mm;游标卡尺读数为L=61mm+14×0.05mm61.70mm=6.170cm
(2)①根据题意可用两种方法:
可将电流表与定值电阻
R
 
0
串联再与待测电阻并联,则通过待测电阻的电流为
I
 
x
=
I
 
A2
(
r
 
2
+R
 
0
)
R
 
x
=
20
×10
-3
 
×(30+100)
5
A=0.52A=520mA,与电流表
A
 
1
的量程接近,所以可行,由于电流表与定值电阻两端的最大电压为U=
I
 
A2
(
r
 
2
+R
 
0
)
=2.6V,小于电源电动势4V,所以滑动变阻器应用分压式接法,电路图如下图所示.
也可将电流表
A
 
1
与待测电阻串联,此时
U
 
1
=
I
 
A1
(
r
 
1
+R
 
x
)
=150×(10+20)V=4.5V,电流表
A
 
2
与定值电阻串联,则
U
 
2
=
I
 
A2
(
r
 
2
+R
 
0
)
=20×(30+100)V=2.6V,由于2.6>
1
3
×4.5
,所以可以将它们再并联即可,滑动变阻器应用分压式接法,电路图如下图所示.
②根据欧姆定律,左图应满足:
I
 
1
=
I
 
2
+
I
 
2
(R
 
0
+r
 
2
)
R
 
x
,解得
R
 
x
=
I
 
2
(R
 
0
+r
 
2
)
I
 
1
-I
 
2

右图应满足:
I
 
1
(r
 
1
+R
 
x
)
=
I
 
2
(r
 
2
+R
 
0
)
,解得
R
 
x
=
I
 
2
(R
 
0
+r
 
2
)
I
 
1
-r
 
1


故答案为:(1)10.195,6.170
(2)①如图
     ②
I
 
2
(R
 
0
+r
 
2
)
I
 
1
-I
 
2
或
I
 
2
(R
 
0
+r
 
2
)
I
 
1
-r
 
1
点评:应掌握游标卡尺与螺旋测微器的读数方法;对电路实验设计问题,首先根据题意画出电路图,然后根据欧姆定律进行估算,只要符合要求即可.
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