Question

Ⅰ．如圖1測量一小段金屬絲的直徑和長度，得到如下情形，則這段金屬絲直徑

 

mm，長度是

 

cm．


Ⅱ．（1）如圖2所示為一種測量電源電動勢的電路原理圖．E為供電電源，E_S為標準電源，E_X為待測電源，R_P是限流電阻，R₀是電流表的保護電阻，AB是均勻電阻絲，長度為L．閉合S₁進行測量時，先將S₂合到“1”位置，移動C至C₁處時，恰好使電流表指針指零，測得AC₁=

1

3

L；再將S₂合到“2”位置，移動C至C₂處時，恰好又使電流表指針指零，測得AC₂=

1

2

L．請你根據這些信息，結合所學過的有關物理知識回答：
①本實驗對供電電源的要求是E

 

E_S和E_X（ 填“＜”，“=”或“＞”）；
②你認為該實驗中電流表最好應選用

 

 （填“安培表”，“毫安表”，“微安表”，“靈敏電流計”）；
③本次實驗測得的E_X=

 

E_S．
（2）用如圖3所示的電路測定電源的電動勢和內電阻，提供的器材為

 

（A）干電池兩節，每節電池的電動勢約為1.5V，內阻未知
（B）直流電壓表V₁、V₂，內阻很大     
（C）直流電流表A，內阻可忽略不計
（D）定值電阻R₀，阻值未知，但不小于5Ω   
（E）滑動變阻器   
（F）導線和開關

某同學利用該電路完成實驗時，由于某根導線發生斷路故障，因此只記錄了一個電壓表和電流表的示數，并描在了坐標紙上作出U--I圖，如圖4所示．由圖象可知，該同學測得兩節干電池總的電動勢值為

 

V，總內阻為

 

Ω．由計算得到的數據可以判斷能夠正確示數的電壓表應為表

 

（選填“V₁”或“V₂”）（保留三位有效數字）

Answer 1

分析：1、游標卡尺讀數的方法是主尺讀數加上游標讀數，不需估讀．螺旋測微器的讀數方法是固定刻度讀數加上可動刻度讀數，在讀可動刻度讀數時需估讀．
2、（1）該電路是一個并聯分壓電路，當E_S電壓等于AC電壓時，使電流表指針指零．
根據兩次AC電壓的關系找出E_X和E_S的關系．
（2）用直線將各點連接，若不能在一直線上，則可將各點均勻分布在直線兩邊；
由圖象的截距及斜率的含義可求得電動勢和內電阻；分析測得的內阻數據，可知哪一電表正確接入；

解答：解：1、螺旋測微器固定刻度讀數為0.5mm，可動刻度讀數為0.01×20.0=0.200mm，所以最終讀數為0.700mm．
 游標卡尺的主尺讀數為42mm，游標讀數為0.05×9=0.45mm，所以最終讀數為42.45mm=4.245cm．
Ⅱ．（1）①該電路是一個并聯分壓電路，當E_S電壓等于AC電壓時，使電流表指針指零．所以本實驗對供電電源的要求是E＞E_S和E_X
②為了能準確找出AC電壓等于E_S和E_X的電壓關系，即電流表指針指零，要抵消到電流為零，就最好是靈敏度最高的靈敏電流計，減小誤差．
③先將S₂合到“1”位置，移動C至C₁處時，恰好使電流表指針指零，測得AC₁=

1

3

L；
即：E_S=

E

RAB+RP+r

×RAC1
將S₂合到“2”位置，移動C至C₂處時，恰好又使電流表指針指零，測得AC₂=

1

2

L．
E_X=

E

RAB+RP+r

×RAC2
RAC2=1.5RAC1
所以：E_X=1.5E_S．
（2）用直線將各點相連，作圖象如圖所示；
由U=E-Ir可知；
圖象與縱軸的交點為電源的電動勢，故E=2.90V；
圖象的斜率表示電源的電動勢，則有：
r=

△U

△I

=

2.9-1.9

0.28

=3.50Ω
若示數為V₂電表的，則測量的內電阻一定包含有定值電阻R₀，而定值電阻大于等于5Ω，
故說明讀數只能是讀的V₁；
故答案為：Ⅰ.0.700，4.245．
Ⅱ．（1）①＞；②靈敏電流計；③1.5
（2）2.90，3.50，V₁，

點評：1、解決本題的關鍵掌握游標卡尺和螺旋測微器的讀數方法，游標卡尺讀數的方法是主尺讀數加上游標讀數，不需估讀．螺旋測微器的讀數方法是固定刻度讀數加上可動刻度讀數，在讀可動刻度讀數時需估讀．
2、（1）本題關鍵明確實驗原理，知道并聯分壓電路，用ES去抵消AC上分得的電壓，使得電流表指針指為零．
（2）本題難點在于能否找出兩電壓表的關系，要注意正確由閉合電路歐姆定律及串聯電路的規律去找出正確的結論