Question

19．小南同學在老師做了“探究產生電磁感應的條件”實驗后，對實驗用的線圈產生了興趣，想知道繞線圈所用銅絲的長度．他上網查得銅的電阻率為1.7×10^-8Ω•m，測算出銅絲（不含外面的絕緣漆層）的橫截面積為5×10^-8m²，而后想用伏安法測出該線圈的電阻，從而計算得到銅絲的長度．為測量線圈的電阻，實驗室提供了10V學生電源，“5Ω，3A”的滑動變阻器，量程0-0.6A量程電流表，量程0-15V量程電壓表，導線若干．小南同學按步驟連接好電路后進行測量，他將滑動變阻器的滑片從一端滑到另一端，安培表指針從如圖乙位置變化到圖丙位置所示，請讀出圖乙的示數為0.16A，試分析小南此次實驗選用的圖甲電路為圖中電路圖①．（填①或②）
小南選擇合適的電路圖后得到了多組數據，并將點跡描繪在圖丁的I-U坐標系中，請在圖中描繪出線圈的伏安特性曲線，并求得該線圈導線的長度為179.4m．（結果保留4位有效數字）

Answer 1

分析 （1）根據電源電壓，結合所測電阻與滑動變阻器電阻，從而可求得電流值范圍，進而確定電流表的量程，再依據分壓式，滑片從一端移動另一端，電流表達到零，而限流式，電流表不可能為零；
（2）根據圖象中點，然后平滑連接，從而求得電阻，再依據電阻定律，即可求得長度．

解答 解：（1）學生電源10V，“5Ω，3A”的滑動變阻器，而該線圈的阻值大約為65Ω，
那么將滑動變阻器的滑片從一端滑到另一端，安培表指針從如圖乙位置變化到圖丙位置所示，
可知，滑動變阻器是限流式接法，實驗采用如圖①所示電路圖；
根據公式I=$\frac{U}{R}$可知，電流范圍為0.14A到0.15A，
依據電流表指針在$\frac{1}{3}$到$\frac{2}{3}$范圍內，因此電流表量程為0.6A，
由圖示電流表可知，其分度值為0.02A，示數為：0.16A；
（3）根據坐標系內描出的點作出圖象如圖所示：

由圖示圖象可知：電阻：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{10}{0.165}$≈61Ω，
由電阻定律：R=ρ$\frac{L}{S}$可知，電阻絲長度：L=$\frac{RS}{ρ}$=$\frac{61×5×1{0}^{-8}}{1.7×1{0}^{-8}}$≈179.4m；
故答案為：（1）0.16；①；（2）如圖所示；179.4m．

點評 本題考查了實驗電路的選擇、考查了電流表讀數、作圖象求電阻絲長度等問題，對電流表讀數時首先要確定其量程與分度值，然后根據指針位置讀出其示數，讀數時視線要與電表刻度線垂直．應用圖象法處理實驗數據是常用的實驗數據處理方法，要掌握描點法作圖的方法．