PAGEPAGE9課時作業36電學試驗基礎時間：45分鐘1．某同學利用游標卡尺和螺旋測微器分別測量一圓柱體工件的直徑和高度，測量結果如圖甲和乙所示．該工件的直徑為1.220cm，高度為6.860(6.858～6.862均正確)mm.解析：游標卡尺的主尺讀數為1.2cm，游標尺上第4個刻度和主尺上某一刻度對齊，所以游標讀數為4×0.05mm＝0.20mm＝0.020cm，所以最終讀數為：1.2cm＋0.020cm＝1.220cm.螺旋測微器的固定刻度為6.5mm，可動刻度為36.0×0.01mm＝0.360mm，所以最終讀數為6.5mm＋0.360mm＝6.860mm.2．某同學通過試驗測定一個阻值約為5Ω的電阻Rx的阻值．(1)現有電源(4V，內阻可不計)、滑動變阻器(0～50Ω，額定電流2A)、開關和導線若干，以及下列電表：A．電流表(0～3A，內阻約0.025Ω)B．電流表(0～0.6A，內阻約0.125Ω)C．電壓表(0～3V，內阻約3kΩ)D．電壓表(0～15V，內阻約15kΩ)為減小測量誤差，在試驗中，電流表應選用B，電壓表應選用C(選填器材前的字母)；試驗電路應采納圖中的甲(選填“甲”或“乙”)．(2)下圖是測量Rx的試驗器材實物圖，圖中已連接了部分導線．請依據在(1)問中所選的電路圖，補充完成圖中實物間的連線．答案：見解析(3)接通開關，變更滑動變阻器滑片P的位置，并記錄對應的電流表示數I、電壓表示數U.某次電表示數如圖所示，可得該電阻的測量值Rx＝eq\f(U,I)＝5.2Ω.(保留兩位有效數字)解析：(1)若采納限流式接法，則電路中的最小阻值R＝eq\f(E,I)＝eq\f(4V,0.6A)≈6.7Ω，與待測電阻Rx的阻值較接近，故電流表應選用B，電壓表應選用C，試驗電路應采納圖中的甲圖．(2)(3)由圖可得該電阻的測量值Rx＝eq\f(U,I)＝eq\f(2.60V,0.50A)＝5.2Ω.3.要測量一段阻值大約為100Ω、粗細勻稱的電阻絲的電阻，除刻度尺、螺旋測微器、電源E(電動勢為3V，內阻約為0.5Ω)、最大阻值為20Ω的滑動變阻器R、開關S、導線若干外，還有電流表和電壓表各兩只供選擇：A1(量程1A，內阻約為1Ω)、A2(量程30mA，內阻約為2Ω)、V1(量程3V，內阻約為1000Ω)、V2(量程15V，內阻約為3000Ω)．(1)用螺旋測微器測量電阻絲的直徑，如圖所示，則電阻絲的直徑為0.851(0.850～0.853)mm.(2)為了使測量有盡可能高的精度，電流表應選A2，電壓表應選V1.(填題目中的對應符號)(3)試驗電路應選擇下列電路中的A.解析：(1)螺旋測微器的固定部分讀數為0.5mm，可動部分讀數為35.1×0.01mm＝0.351mm，故最終讀數為0.5mm＋0.351mm＝0.851mm.(2)因電源E的電動勢為3V，故電壓表選擇V1，而電阻絲電阻約為100Ω，則最大電流I＝eq\f(3,100)A＝30mA，因此電流表選擇A2.(3)依據試驗原理：eq\f(Rx,RA)＝eq\f(100Ω,2Ω)＝50>eq\f(RV,Rx)＝eq\f(1000Ω,100Ω)＝10，所以電流表采納內接法；滑動變阻器R的最大阻值為20Ω，而電阻絲電阻約為100Ω，因此滑動變阻器采納分壓式接法，試驗電路應選擇A.4．為了測量鉛筆芯的電阻率，某同學取一支4B鉛筆，去掉兩端筆芯外木質部分，不損傷筆芯，按如圖甲所示安放在接線支座上．(1)該同學用刻度尺量得筆芯長度L＝20.0cm，用螺旋測微器測量筆芯的直徑如圖乙所示，則筆芯的直徑為d＝1.200mm.(2)若待測電阻約為幾歐姆，該同學采納試驗室供應的下列器材測定鉛筆芯電阻．A．待測鉛筆芯B．電流表(0～0.6A,0～3A，內阻分別約為1Ω，0.5Ω)C．電壓表(0～3V,0～15V，內阻分別約為6kΩ，30kΩ)D．滑動變阻器(0～10Ω)E．電源(3V)F．開關、導線若干請依據試驗要求在圖甲中用筆畫線代替導線(只配有兩根導線)完成實物電路連接．答案：見解析(3)試驗測量過程中某次電壓表、電流表指針偏轉如圖丙所示，則電壓表讀數U＝1.80V，電流表讀數I＝0.36A，計算得到鉛筆芯電阻R＝5.0Ω(電阻計算結果保留兩位有效數字)．解析：(1)由題圖乙所示螺旋測微器可知，其示數為1mm＋20.0×0.01mm＝1.200mm.(2)由題可知，待測電阻阻值很小，約為幾歐姆，小于滑動變阻器最大阻值，滑動變阻器可以采納限流接法，電壓表內阻遠大于待測電阻阻值，電流表采納外接法，實物電路圖如圖所示．(3)由電路圖可知，電壓表量程為3V，由題圖丙可知，其分度值為0.1V，讀數為1.80V，由于待測電阻為幾歐姆，而電源電壓為3V，故電流表量程應選0.6A，分度值為0.02A，讀數為0.36A，待測電阻阻值R＝eq\f(U,I)＝eq\f(1.80,0.36)Ω＝5.0Ω.5．為了測量一個量程為0～3V、內阻約為3kΩ的電壓表的內阻，供應的試驗器材有：A．待測電壓表V1；B．電流表A1(量程0～0.6A，內阻約為0.2Ω)；C．電壓表V2(量程0～10V，內阻約為10kΩ)；D．滑動變阻器R1(0～50Ω，額定電流為0.5A)；E．定值電阻R＝5kΩ；F．電源E(電動勢為8V，內阻較小)；G．開關一個、導線若干．(1)在虛線框內畫出正確的試驗電路圖．(要求測量值盡可能精確，測量值的變更范圍盡可能大一些，所用器材用對應的符號標出)(2)在圖中完成實物連線．答案：(3)試驗時須要測得的物理量有電壓表V1的讀數U1、電壓表V2的讀數U2.(用符號表示并說明其物理意義)(4)待測電壓表內阻表達式為RV＝eq\f(U1,U2－U1)R.(用已知量及(3)中符號表示)解析：(1)要測出待測電壓表V1的內阻，可以將V1與阻值大致相當的定值電阻串聯，通過測出串聯電路的總電壓和V1對應的電壓，利用串聯電路中電壓之比等于電阻之比即可求出V1的內阻，所以測量電路部分是待測電壓表V1與定值電阻R串聯，然后再將其與電壓表V2并聯；由于滑動變阻器的總電阻遠小于待測電壓表內阻，所以滑動變阻器應采納分壓式接法，電路圖如圖甲所示．(2)實物連接如圖乙所示．(3)、(4)依據串聯電路規律有eq\f(U2,U1)＝eq\f(R＋RV1,RV1)，解得RV1＝eq\f(U1R,U2－U1)，須要測得電壓表V1的讀數U1、電壓表V2的讀數U2.6．用伏安法測定一個待測電阻Rx的阻值(阻值約為200Ω)，試驗室供應如下器材：電池組E：電動勢3V，內阻不計；電流表A1：量程0～15mA，內阻約為100Ω；電流表A2：量程0～300μA，內阻為1000Ω；滑動變阻器R1：阻值范圍0～20Ω，額定電流2A；電阻箱R2：阻值范圍0～9999Ω，額定電流1A；開關S、導線若干．要求試驗中盡可能精確地測量Rx的阻值，請回答下列問題：(1)為了測量待測電阻兩端的電壓，可以將電流表A2(填寫器材代號)與電阻箱串聯，并將電阻箱阻值調到9_000Ω，這樣可以改裝成一個量程為3.0V的電壓表．(2)在下圖中畫完整測量Rx阻值的電路圖，并在圖中標明器材代號．答案：電路如圖(3)調整滑動變阻器R1，兩表的示數如圖所示，可讀出電流表A1的示數是8.0mA，電流表A2的示數是150μA，測得待測電阻Rx的阻值是187.5_Ω.本次測量存在肯定的系統誤差，考慮這個緣由測量值比真實值偏小(填“偏大”或“偏小”)．解析：(1)把A2和R2串聯起來充當電壓表，此電壓表量程為3V，R2＝eq\f(U,I2)－RA2＝eq\f(3,300×10－6)Ω－1000Ω＝9000Ω.(3)由題圖可知，電流表A1的示數為8.0mA，電流表A2的示數是150μA，待測電阻阻值為Rx＝eq\f(150×10－6×1000＋9000,8.0×10－3)Ω＝187.5Ω.采納電流表外接法測量的電流值偏大，因此測量的電阻偏小．7.一根勻稱的瘦長空心金屬管線，其橫截面如圖甲所示，長度為L，電阻R約為5Ω，這種金屬的電阻率為ρ，因管線內徑太小無法干脆測量，某同學設計下列試驗方案盡可能精確地測定它的內徑d.(1)用螺旋測微器測量金屬管線外徑D，圖乙為螺旋測微器校零時的示數，用該螺旋測微器測量的管線外徑讀數為5.200mm，則所測金屬管線外徑D＝5.167mm.(2)為測量金屬管線的電阻R，取兩節新的干電池(內阻不計)、開關和導線若干及下列器材：A．電流表0～0.6A，內阻約0.05ΩB．電流表0～3A，內阻約0.01ΩC．電壓表0～3V，內阻約10kΩD．電壓表0～15V，內阻約50kΩE．滑動變阻器，0～10Ω(額定電流為0.6A)F．滑動變阻器，0～100Ω(額定電流為0.3A)為精確測出金屬管線阻值，電流表應選A；電壓表應選C；滑動變阻器應選E(填序號)．(3)如圖丙所示，請按試驗要求用筆畫線將實物圖中的連線補充完整．答案：見解析圖(4)依據已知的物理量(長度L、電阻率ρ)和試驗中測量的物理量(電壓表讀數U、電流表讀數I、金屬管線外徑D)，可得金屬管線內徑表達式d＝eq\r(D2－\f(4ρIL,πU)).解析：(1)螺旋測微器校零時的示數為3.3×0.01mm＝0.033mm；螺旋測微器測量的管線外徑讀數為5.200mm，則所測金屬管線外徑D＝(5.200－0.033)mm＝5.167mm.(2)兩節新的干電池電動勢為3V，因此電壓表選擇3V的量程，即為C；因為電路中最大電流大約為Im＝eq\f(E,R)＝eq\f(3,5)A＝0.6A，為了測量的精確性，電流表應選擇A；滑動變阻器采納限流接法，因