Question

18．欲用伏安法测定一段阻值约为5Ω左右的金属导线的电阻，要求测量结果尽量准确，现备有以下器材：
A．电池组（3V，内阻1Ω）
B．电流表（0～3A，内阻0.012 5Ω）
C．电流表（0～0.6A，内阻0.125Ω）
D．电压表（0～3V，内阻3kΩ）
E．电压表（0～15V，内阻15kΩ）
F．滑动变阻器（0～20Ω，额定电流1A）
G．滑动变阻器（0～2 000Ω，额定电流0.3A）
H．开关、导线

（1）上述器材中应选用的是ACDFH．（填写各器材的字母代号）
（2）实验电路应采用电流表外接法（填“内”或“外”），采用此接法测得的电阻值比其真实值偏小（填“大”或“小”），造成这种误差的主要原因是电压表的分流．
（3）设实验中，电流表、电压表的某组示数如图1所示，图示中I=0.48A，U=2.20V．
（4）为使通过待测金属导线的电流能在0～0.5A范围内改变，请按要求画出测量待测金属导线的电阻R_x的原理电路图，然后根据你设计的原理电路将图3中给定的器材连成实验电路2．

Answer 1

分析 （1）实验需要电源、开关、导线，根据电源电动势选择电压表，根据电路最大电流选择电流表，
在保证安全的前提下，为方便实验操作，应选最大阻值较小的滑动变阻器．
（2）根据待测电阻阻值与电表内阻的关系选择电流表采用内接法还是外接法．
（3）根据图示电表确定其分度值，读出电表示数．
（4）电流表能从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，然后作出伏安法测电阻的实验原理图．

解答 解：（1）实验需要：A．电池组（3V，内阻1Ω），H．开关、导线，电源电动势为3V，电压表可选：D．电压表（0～3V，内阻3kΩ），电路最大电流约为I=$\frac{E}{R}$=$\frac{3V}{5Ω}$=0.6A，电流表应选：C．电流表（0～0.6A，内阻0.125Ω），为方便实验操作，滑动变阻器可选：F．滑动变阻器（0～20Ω，额定电流1A），即需要的实验器材为：A、C、D、F、H．
（2）$\frac{R}{{R}_{A}}$=$\frac{5Ω}{0.125Ω}$=40，$\frac{{R}_{V}}{R}$=$\frac{3000Ω}{5Ω}$=600，$\frac{{R}_{V}}{R}$＞$\frac{R}{{R}_{A}}$，则电流表应采用外接法．由于电压表的分流，使电流表示数偏大，故测量结果偏小；
（3）电流表量程是0～0.6A，由图示电流表可知其分度值是0.02A，示数为0.48A；
电压表量程是0～3V，由图示电压表可知其分度值是0.1V，其示数为2.2V．
（4）通过待测金属导线的电流能在0～0.5A范围内改变，
则滑动变阻器应采用分压接法，电流表采用外接法，伏安法测电阻的实验电路及实物图如图所示．
故答案为：（1）A、C、D、F、H；（2）外，偏小；（3）0.48；2.2；（4）电路图如图所示

点评 本题考查了实验器材的选取、实验电路设计、电表读数、螺旋测微器与游标卡尺读数等问题；一定要掌握实验器材的选取原则；对电表读数时要先确定其量程与分度值，然后再读数，读数时视线要与电表刻度线垂直．