Question

19．某同學(xué)要測(cè)量一均勻新材料制成的圓柱體的電阻率ρ．步驟如下：
 
（1）用游標(biāo)為20分度的卡尺測(cè)量其長(zhǎng)度如圖1，由圖可知其長(zhǎng)度為50.15mm；再用螺旋測(cè)微器測(cè)量其直徑為d；
（2）用多用電表的電阻“×10”擋，按正確的操作步驟測(cè)此圓柱體的電阻，表盤的示數(shù)如圖2，則該電阻的阻值約為220Ω．
（3）該同學(xué)想用伏安法更精確地測(cè)量其電阻R，除待測(cè)圓柱體外，其他器材及其代號(hào)和規(guī)格如下：
A．電流表A₁（量程0～4mA，內(nèi)阻約50Ω）；
B．電流表A₂（量程0～10mA，內(nèi)阻約30Ω）；
C．電壓表V₁（量程0～3V，內(nèi)阻約10kΩ）；
D．電壓表V₂（量程0～15V，內(nèi)阻約25kΩ）；
E．直流電源E（電動(dòng)勢(shì)4V，內(nèi)阻不計(jì)）；
F．滑動(dòng)變阻器R₁（阻值范圍0～15Ω，允許通過(guò)的最大電流2.0A）；
G．滑動(dòng)變阻器R₂（阻值范圍0～2kΩ，允許通過(guò)的最大電流0.5A）；
H．開關(guān)及導(dǎo)線若干．
為使實(shí)驗(yàn)誤差較小，電流表應(yīng)該選用B；電壓表選用C；滑動(dòng)變阻器選用F（填儀器前的字母代號(hào)）．
（4）請(qǐng)?jiān)趫D3框中畫出測(cè)量的合理電路圖．

Answer 1

分析 （1）游標(biāo)卡尺讀數(shù)的方法是主尺讀數(shù)加上游標(biāo)讀數(shù)，不需估讀；
（2）用歐姆表測(cè)電阻的讀數(shù)為指針示數(shù)乘以倍率．
（3）、（4）通過(guò)估算電路中的最大電流來(lái)選擇電流表量程；根據(jù)要求“測(cè)得多組數(shù)據(jù)”可知．變阻器應(yīng)采用分壓式接法，應(yīng)選擇阻值小的變阻器方便調(diào)節(jié)；根據(jù)滿足$\frac{{R}_{V}}{{R}_{x}}$＞$\frac{{R}_{x}}{{R}_{A}}$可知，電流表應(yīng)用外接法．

解答 解：（1）游標(biāo)卡尺的固定刻度讀數(shù)為50mm，游標(biāo)尺上第3個(gè)刻度游標(biāo)讀數(shù)為0.05×3m=0.15mm，所以最終讀數(shù)為：50mm+0.15mm=50.15mm；
（2）該電阻的阻值約為22.0×10Ω=220Ω．
（3）根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，電路中的最大電流為：I_max=$\frac{E}{{R}_{x}}$=$\frac{4}{220}$A=0.018A=18mA，所以電流表應(yīng)選A₂；直流電源E的電動(dòng)勢(shì)是4V，電壓表選用V₁．為方便實(shí)驗(yàn)操作，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選R₁，故答案為：B，C，F(xiàn)．
（4）由于滿足$\frac{{R}_{V}}{{R}_{x}}$＞$\frac{{R}_{x}}{{R}_{A}}$，所以電流表應(yīng)用外接法，待測(cè)電阻阻值大于滑動(dòng)變阻器最大阻值，滑動(dòng)變阻器采用分壓接法，即電路應(yīng)是分壓外接法，如圖所示：

故答案為：
（1）50.15；（2）220；（3）B，C，F(xiàn)；（4）電路圖如圖所示．

點(diǎn)評(píng) 游標(biāo)卡尺時(shí)應(yīng)分成整數(shù)部分和小數(shù)部分兩部分來(lái)讀，注意游標(biāo)卡尺的分度；對(duì)于電學(xué)實(shí)驗(yàn)器材的選擇，應(yīng)根據(jù)電源電動(dòng)勢(shì)大小或待測(cè)電阻的額定電壓來(lái)選擇電壓表量程，根據(jù)通過(guò)待測(cè)電阻的最大電流來(lái)選擇電流表的量程；當(dāng)待測(cè)電阻阻值遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻時(shí)，電流表應(yīng)選外接法；當(dāng)滑動(dòng)變阻器最大阻值遠(yuǎn)小于待測(cè)電阻值時(shí)或要求電流從零調(diào)時(shí)，滑動(dòng)變阻器應(yīng)用分壓式；當(dāng)實(shí)驗(yàn)要求電流從零調(diào)或要求測(cè)得多組數(shù)據(jù)或變阻器的全電阻遠(yuǎn)小于待測(cè)電阻時(shí)，變阻器應(yīng)采用分壓式接法，應(yīng)選擇阻值小的變阻器以方便調(diào)節(jié)．