高中 | 螺旋测微器的读数和使用 题目答案及解析

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高中 | 螺旋测微器的读数和使用题目答案及解析如下,仅供参考!

选修3-1

第二章 恒定电流

2.6 导体的电阻

螺旋测微器的读数和使用

在下列实验中:

游标卡尺读数                 $\;\rm mm$;螺旋测微器读数                 $\;\rm mm$

[["$5.15$","$5.033/5.031/5.032/5.034/5.035$"]]

主尺读数为$5\;\rm mm$,游标尺读数为$3\times 0.05\;\rm mm$,读数为$5\;\rm mm+3\times 0.05\;\rm mm=5.15\;\rm mm$

螺旋测微器主尺读数为$5\;\rm mm$,可动刻度示数为$3.3\times 0.01\;\rm mm$,读数为$5\;\rm mm+3.3\times 0.01\;\rm mm=5.033\;\rm mm$

为测量一节干电池的电动势和内阻,某同学采用了伏安法,现备有下列器材:

$\rm A$.被测干电池一节

$\rm B$.电流表$1$:量程$0\sim 0.6\;\rm A$,内阻$r_{1}=0.3\;\rm \Omega$

$\rm C$.电流表$2$:量程$0\sim 0.6\;\rm A$,内阻$r_{2}$约为$0.1\;\rm \Omega$

$\rm D$.电压表$1$:量程$0\sim 3\;\rm V$,内阻未知

$\rm E$.电压表$2$:量程$0\sim 15\;\rm V$,内阻未知

$\rm F$.滑动变阻器$1$$0\sim 10\;\rm \Omega$,允许流过最大电流$2\;\rm A$

$\rm G$.滑动变阻器$2$$0\sim 100\;\rm \Omega$,允许流过最大电流$1\;\rm A$

$\rm H$.开关、导线若干

在用伏安法测电池电动势和内阻的实验中,由于电流表和电压表内阻的影响,测量结果存在系统误差;在现有器材的条件下,要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻。

①请选择适当的器材:电流表                 ;电压表                 ;滑动变阻器                 ;(填器材前的序号)

②实验电路图应该选下图中的                 (填“甲”或“乙”);

③根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示的$U − I$图像,则干电池的电动势$E=$                 $\;\rm V$,内电阻$r=$                 $\;\rm \Omega$

[["$\\rm B$","$\\rm D$","$\\rm F$","甲","$1.5$","$0.7$"]]

已知电流表$1$的内阻,可以把它串联在干路中,把它的内阻看成电源的一部分,而电压表测量得到的电压就可以看成是路端电压,电流表选$\rm B$

由于一节干电池的电压约为$\rm 1.5\;\rm V$,路端电压小于$\rm 1.5\;\rm V$$\rm 0\sim 15\;\rm V$读数误差太大,电压表选$\rm D$

由部分电路欧姆定律可知,如果选取滑动变阻器$1$,当电路电流达到电表最大阻值$0.6\;\rm A$时,由$R_{\min}=\dfrac{E}{I_{m}{}_{\text{ax}}}=\dfrac{1.5\ \text{V}}{0.6\ \text{A}}=2.5\;\rm \Omega$

当滑动变阻器取最大值$10$$\Omega$时,由欧姆定律有$I_{\min}=\dfrac{E}{R_{\max}}=\dfrac{1.5\ \text{V}}{10\ \Omega}=0.15\;\rm \text{A}$

可见,如果滑动变阻器取$0\sim 10\;\rm \Omega$,则电流可控制在$0.15\;\rm A\sim 0.6\;\rm A$,如果选量程在$0\sim 100\;\rm \Omega$,在实验中非常不方便。

因为电流表的内阻已知,把它接入干路中,可以准确测出流过电源的干路电流,把它的内阻等效为电源内阻,电压表的示数即可看做路端电压,选甲图。

由丙图,可以读出电源电动势为$1.5\;\rm V$

由丙图,根据闭合电路欧姆定律$r_{1}+r=\dfrac{\Delta U}{\Delta I}=\dfrac{1.5\;\rm \text{V}-1.0\ \text{V}}{0.5\ \text{A}}=1\;\rm \Omega$

根据上式,解得$r=0.7\;\rm \Omega$

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