1、电学设计性实验的处理1一细而均匀的导电材料，截面为同心圆环，如图1所示，此材料长约3 cm，电阻约为100 ，已知这种材料的电阻率为.欲测量该样品的内径，但内径太小，无法直接测量现提供以下实验器材：A20分度的游标卡尺；B螺旋测微器；C电流表A1(量程50 mA，内阻r1100 )；D电流表A2(量程100 mA，内阻r2约为40 )；E滑动变阻器R1(010 ，额定电流2 A)；F直流电源E(电动势为12 V，内阻很小)；G上述导电材料R2(长约为3 cm，电阻约为100 )；H开关一只，导线若干请用上述器材设计一个尽可能精确地测量该样品内径d的实验方案，回答下列问题：(1)用游标卡尺测得该
2、样品的长度如图2所示，其示数L_cm，用螺旋测微器测得该样品的外径如图3所示，其示数D_mm.(2)在所给的方框中画出设计的实验电路图，并标明所选择器材的物理量符号(3)用已知的物理量和所测得的物理量的符号表示样品的内径d_.解析(1)由游标卡尺主尺读得30 mm，游标尺上第3条刻度线与主尺刻度线对齐，由游标尺读得30.05 mm0.15 mm，则该样品的长度L30 mm0.15 mm30.15 mm3.015 cm.螺旋测微器固定刻度上最小刻度为0.5 mm，可动刻度每旋转一圈，测微螺杆前进或后退0.5 mm.由固定刻度读得3 mm，由可动刻度读得0.205 mm.该样品的外径为3 mm0.
3、205 mm3.205 mm.(2)采用分压式电路，用已知内阻的电流表A1作为电压表，电流表A2外接可以消除系统误差电路图如图所示(3)由测量时两电流表读数可得待测电阻R2I1r1/(I2I1)样品横截面积S(D2d2)/4，由电阻定律可得R2L/S，联立解得样品的内径d.答案(1)3.0153.205(2)如解析图所示(3).2某电流表的内阻约50 ，现要测量其内阻，可选用的器材有：A待测电流表(量程2 mA)B电压表(量程3 V和15 V)C滑动变阻器R1(最大阻值10 )D电阻箱R2(阻值0.1999.9 )E电源E(电动势4 V，内阻很小)F开关S及导线若干图4(1)请在图4甲中完成实
4、验电路图；(2)请将图乙的实物连线连接完整；(3)计算电流表内阻的表达式为：RA_，式中各符合的物理意义：_.解析电流表满偏电压约0.1 V，电压表3 V的量程远大于0.1 V，若直接用电压表测量电流表的电压，由于示数大小，偶然误差对测量结果影响很大把电流表与电阻箱串联，用电压表测其串联后的总电压，可以增大电压表的读数以减小偶然误差的影响，则电流表内阻rAR2，U是电压表的读数，I是电流表的读数，R2是电阻箱的电阻由于滑动变阻器总阻值只有10 ，因此采用分压电路供电答案(1)如图甲(2)如图乙(3)R2U是电压表的读数，I是电流表的读数，R2是电阻箱的电阻3某实验探究小组为了测定滑动变阻器上金
5、属丝的电阻率，除待测滑动变阻器Rx(总阻值约25 )外，在实验室还找到了下列器材A学生电源，有三个输出端，分别是：交流输出(可输出电压2 V、4 V、6 V、8 V、10 V，额定电流1 A)，直流输出(可输出电压约2 V、4 V、6 V、8 V、10 V，额定电流1 A)，直流稳压(电压6 V，额定电流0.6 A)B电流表A1(00.6 A3 A，内阻约1 、0.5 )C电流表A2(0100 mA，内阻约10 )D电压表V(03 V15 V，内阻约1 k、3 k)E螺旋测微器F电阻箱R1(0999.9 ，1 A)G电阻箱R2(09 999 ，1 A)H单刀双掷开关S一只(1)选择适当的器材，
6、设计一个电路，要求能较准确地测出Rx和电流表内阻的值，在虚线框内画出电路图，并标明所选学生电源的输出端、器材代号和电表量程(2)用螺旋测微器测得滑动变阻器瓷管直径为d1，绕有金属丝部分的直径为d2，则金属丝的半径为r_；金属丝共N匝，则其长度为L_.(3)根据你的设计，简要说明实验步骤，写出Rx和电流表内阻RA的表达式：A_；B_；CRx_，RA_.解析(1)使用学生电源稳压输出，输出电压稳定，可以不用电压表测电压，以消除因电压表的接入带来的系统误差，电路简单，操作方便由于电流表内阻未知，因此实验就同时考虑怎样测电流表内阻，用单刀双掷开关控制待测电阻的接入，要准确测定电流表内阻，必须选用电阻箱
7、R1串入，保证电流不超过电流表量程，且内阻测量误差小不接入电阻箱时回路总电流I00.17 A，因此电流表选择A2，电路如图所示(2)r；LN(由于d1、d2差别很小，金属丝长度可为Nd1或Nd2)(3)A.S接1，调整R1R，使电流表有适当的读数I，则RAR；BS接2，调整R1R，使电流表恢复读数I.I，I，所以RxRR.答案(1)实验电路如解析图所示(2)N(3)A.S接1，调整R1R，使电流表有适当的读数IBS接2，调整R1R，使电流表恢复读数ICRRR4某同学为了研究“3 V,0.3 W”的小灯泡L从较低温度到正常发光过程中的电阻情况设计了如下器材：电流表A1(量程400 mA，内阻r1
8、5 )；电流表A2(量程600 mA，内阻r2约为1 )；电压表V(量程15 V，内阻约为3 k)；定值电阻R0(5 )；滑动变阻器R1(010 ，额定电流为1 A)；滑动变阻器R2(0250 ，额定电流为0.3 A)；电源E(电动势3 V，内阻较小)；开关一个，导线若干(1)从以上给定的器材中选择恰当的器材在虚线框内画出实验电路原理图，并在图中标出所用仪器的代号(2)根据设计的方案，将图5中的器材连成符合要求的电路(有个别仪器可能不用)图5(3)闭合开关S，移动滑片P，使_时，可知灯泡正常发光，此时灯泡的电阻为_(用测量的物理量表示)解析测电阻的基本方法是伏安法，但由于小灯泡的额定电压为3
9、V，比电压表的量程小得多，故无法用电压表测电压可设计让定值电阻R0与A1串联，改装成一个适当量程的电压表，然后用A2测量小灯泡和改装电表并联后的总电流，这样通过两表的示数就可以知道通过小灯泡的电流为I2I1，小灯泡两端的电压为I1(R0r1)，故小灯泡的电阻为RL.实验要求测量小灯泡L从较低温度到正常发光过程中的电阻情况，即要求电压从0开始调节，故滑动变阻器应选用分压式接法由于滑动变阻器R2阻值太大，所以滑动变阻器选R1；小灯泡正常发光时电压为3 V，对应电流表读数为I10.3 A300 mA.则电路原理图如图甲所示，实物连接图如图乙所示故A1的示数为300 mA时，灯泡正常发光，此时RL，式中I2为A1表示数为300 mA时，电流表A2的读数，故I1300 mA.答案(1)、(2)见解析图(3)A1的示数为300 mA
