问题 问答题

检测一个标称值为5Ω的滑动变阻器.可供使用器材如下:

A.待测滑动变阻器Rx,全电阻约5Ω(电阻丝绕制紧密,匝数清晰可数)

B.电流表A1,量程0.6A,内阻约0.6Ω   C.电流表A2,量程3A,内阻约0.12Ω

D.电压表V1,量程15V,内阻约15KΩ   E.电压表V2,量程3V,内阻约3KΩ

F.滑动变阻器R,全电阻约20Ω         G.直流电源E,电动势3V,内阻不计

H.毫米刻度尺                        I.电键S导线若干

(1)用伏安法测定Rx的全电阻值,所选电流表______(填“A1”或“A2”),所选电压表为______(填“V1”或“V2”).

(2)画出测量电路的原理图,并根据所画原理图将图中实物连接成测量电路.

(3)为了进一步测量待测滑动变阻器电阻丝的总长度,在不破坏变阻器的前提下,课外活动小组的同学设计了一个小实验.已知滑动变阻器使用电阻丝的电阻率ρ.

主要操作步骤:

①数出变阻器线圈表层缠绕匝数n;用毫米刻度尺(也可以用游标卡尺)测量所有线圈的排列长度L,可得电阻丝的直径为______;从而算出电阻丝的横截面积为______

②根据伏安法测出电阻丝的电阻值R,可写出绕制这个滑动变阻器电阻丝的长度的表达式:______.(用题中所给的字母表达)

答案

(1)根据欧姆定律估算出通过待测电阻的最大电流为I=

U
R
=
3
5
A=0.6A,所以电流表应选
A 1
,因为电源电动势为3V,所以电压表应选
V 2

(2)由于

R V
R x
R x
R A
,所以电流表应用外接法,

滑动变阻器可以用分压式,电路图如图1所示,

若用限流式接法,根据闭合电路欧姆定律估算出电路中需要的最大电阻为

R max
=
E
1
3
I
 A
=
3
1
3
×0.6
Ω=15Ω,因其小于滑动变阻器的全电阻,所以可以用限流式接法,电路图如图2所示.

(3)①电阻丝的直径d=

L
n
,根据s=π(
d
2
)
可得s=
πL2
4n2

②根据R=

ρL
s
,可得电阻丝长度l=
L2
n2

故答案为(1)

A 1
V 2

         (2)如图所示

        (3)①

L
n
,②
πL
4
n
,③
L2
n2

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