Question

15．某同学在做“测定金属电阻率”的实验中采用伏安法测定一段阻值约为5Ω左右的金属丝的电阻．有以下器材可供选择：（要求测量结果尽量准确）
A．电池组（3V，内阻约1Ω）
B．电流表（0-3A，内阻约0.025Ω）
C．电流表（0-0.6A，内阻约0.125Ω）
D．电压表（0-3V，内阻约3kΩ）
E．电压表（0-15V，内阻约15kΩ）
F．滑动变阻器（0-20Ω，额定电流1A）
G．滑动变阻器（0-1000Ω，额定电流0.3A）
H．开关，导线
①实验时应电压表应选C，电流表应选D，滑动变阻器应选F．（填写各器材的字母代号）．
②请在图1的虚线框中画出实验电路图．
③这位同学在一次测量时，电流表、电压表的示数如图2所示．由图中电流表、电压表的读数可计算出金属丝的电阻为5.22Ω．

④根据电路图在图3连接实物图．

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=$\frac{E}{\frac{1}{3}{I}_{A}}$=$\frac{3}{\frac{1}{3}×0.6}$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$\frac{{R}_{V}}{{R}_{X}}$＞$\frac{{R}_{X}}{{R}_{A}}$，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：
图1
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=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.40}{0.46}$Ω=5.22Ω．
④根据电路图，结合电表的量程，及电表的正负极，如下图所示：

            图2
故答案为：①C、D、F； ②如上图所示；③5.22；④如上图2所示．

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．