Question

14．某同学用伏安法测定一段阻值约为5Ω左右的金属丝电阻R_x．有以下器材可供选择（要求测量结果尽量准确）
A．电池组E（3V，内阻约1Ω）
B．电流表A₁（0-3A，内阻约0.025Ω）
C．电流表A₂（0-0.6A，内阻约0.125Ω）
D．电压表V₁（0-3V，内阻约3kΩ）
E．电压表V₂（0-15V，内阻约15kΩ）
F．滑动变阻器R_P1（0-20Ω，额定电流1A）
G．滑动变阻器R_P2（0-1000Ω，额定电流0.3A）
H．开关，导线

（1）为减小误差，实验时应选用的电流表是C，电压表是D，滑动变阻器是F（填写各器材前的字母代号）．
（2）请在图1的虚线框中画出实验电路图．
（3）某次测量中，电流表、电压表的示数如图2所示，则流过电流表的电流是0.46A，由图中电流表、电压表的读数可计算出金属丝的电阻为5.2Ω（计算结果保留2位有效数字）．

Answer 1

分析 本题的关键是根据闭合电路欧姆定律求出电路中最大电流来选择电流表；
根据求出的最大电阻来选择变阻器；
根据待测电阻满足$\frac{{R}_{V}}{{R}_{X}}$＞$\frac{{R}_{X}}{{R}_{A}}$可知电流表应用外接法，从而设计电路图，并连接实物图；
根据欧姆定律R=$\frac{U}{I}$，结合电表读数，即可求解．

解答 解：（1）电动势为3V，所以电压表应选D，
根据闭合电路欧姆定律可知，电路中的最大电流为：I_max=$\frac{E}{{R}_{X}}$=$\frac{3}{5}$A=0.6A，所以电流表应选C，
又电路中需要的最大电阻为：R_max=$\frac{E}{\frac{{I}_{A}}{3}}$=$\frac{3}{\frac{1}{3}×0.6}$Ω=15Ω，所以变阻器应选F，并且可以采用限流式接法．
所以应选的器材是：CDF；
（2）由于满足足$\frac{{R}_{V}}{{R}_{X}}$＞$\frac{{R}_{X}}{{R}_{A}}$，电流表采用外接法，本题没有特别要求，因此变阻器通常采用限流式，
所以电路图如图所示：

（3）电流表读数：I=0.46A，电压表读数为：U=2.40V，
所以金属丝电阻为R_X=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.4}{0.46}$Ω=5.2Ω．
故答案为：（1）C、D、F；
（2）电路图如图所示：
（3）0.46，5.2．

点评 当变阻器的全电阻大于待测电阻并且变阻器能控制电路中电流时，变阻器应采用限流式接法；若要求电流从零调或变阻器的全电阻远小于待测电阻时，变阻器必须采用分压式接法．