Question

某物理实验小组利用实验室提供的器材测量一螺线管两接线柱之间金属丝的长度．可选用的器材如下：
A．待测螺线管L（符）：绕制螺线管的金属丝电阻率为ρ，阻值R_L约为50Ω；
B．电流表A₁：量程为10mA，内阻r₁=40Ω；
C．电流表A₂：量程为500μA，内阻r2=750Ω；
D．电压表V：量程为10V，内阻为10kΩ；
E．保护电阻R₁：阻值为100Ω；
F．滑动变阻器R₂：总阻值约为20Ω；
G．电源E，电动势约为1.5V，内阻忽略不计；
H．开关一个及导线若干．
（1）实验中用螺旋测微器测得金属丝的直径如图1所示，其示数D=

0.700

mm．
（2）为了尽可能准确的测量R_L，要求电表的指针偏转至少要达到满刻度的

1

3

，请你设计一种适合的电路，将你设计的电路画在下面的虚线框（图2）中，并标明所用器材的代号．

（3）实验中需要测出的物理量是

电流表A₁的示数I₁

、

电流表A₂的示数I₂

．
（4）由已知量和测得量的符号表示金属丝的长度，则L=

πD2(I1r1-I2r2)

4ρI2

或

πD2I2r2

4ρ(I1-I2)

．

Answer 1

分析：本题的关键是因电源电动势小于电压表量程的

1

3

，所以不能使用电压表，只能使用两个电流表，然后根据两电流表满偏电流与满偏电压间的关系，画出几种可能的电路图，即可求解．

解答：解：（1）螺旋测微器的读数为d=0.5mm+20.0×0.01mm=0.700mm；
（2）由于电源电动势为1.5V，小于电压表量程

1

3

，所以不能使用电压表V来测量电压，由于两电流表的满偏电压分别为U₁=I₁r₁=0.4V，U₂=I₂r₂=0.375V，可将待测电阻与电流表A₂串联然后再与A₁ 并联，如电路一图所示；（或因电流表A₂的满偏电流小于 A₁ 的满偏电流，可将待测电阻与电流表 A₂并联再与A₁ 串联，如电路图二所示）；又由于滑动变阻器的最大电阻远小于待测电阻，所以变阻器应用分压式接法．（两种电路图选任意一种即可）

（3）需要测量的物理量有：电流表A₁的示数I₁，电流表A₂的示数I₂；
（4）若是电路一：由I₂（R+r₂）=I₁r₁，又R=

ρL

1 4 πd2

，联立解得：L=

πD2(I1r1-I2r2)

4ρI2

；
若用电路二：由I₁=I₂+

I2r2

R

，又R=

ρL

1 4 πd2

，联立解得：L=

πD2I2r2

4ρ(I1-I2)

；
故答案为：（1）0.700   （填“0.698-0.702”均可）；
（2）电路如图所示（画出其中之一即可）

（3）电流表A₁的示数I₁，电流表A₂的示数I₂；
（4）

πD2(I1r1-I2r2)

4ρI2

或

πD2I2r2

4ρ(I1-I2)

．

点评：测量电阻的方法除了伏安法外，还有“安安法”（即两个电流表组合）、“伏伏法”（两个电压表组合）等．