Question

19．如圖1所示是一根表面均勻地鍍有很薄的發(fā)熱電阻膜的長(zhǎng)陶瓷管（其長(zhǎng)度L為40mm左右，直徑D為10mm左右，電阻約幾歐姆），鍍膜材料的電阻率ρ已知，管的兩端有電箍MN可當(dāng)做接線柱．選擇了多用電表、電流表、電壓表、開(kāi)關(guān)、滑動(dòng)變阻器、螺旋測(cè)微器（千分尺）、游標(biāo)卡尺、導(dǎo)線和學(xué)生電源等．

設(shè)計(jì)測(cè)定膜層厚度d的實(shí)驗(yàn)方案如下．
（1）使用多用電表粗測(cè)金屬絲的電阻，操作工程分一下三個(gè)步驟：（針對(duì)圖2甲填空）
①調(diào)節(jié)可調(diào)部件S（填圖中符號(hào)），使電表指針停在左側(cè)零刻度位置；
②調(diào)節(jié)可調(diào)部件K，使它的尖端指向歐姆檔×1位置；
③將紅、黑表筆分別插入“+”、“-”插孔，筆尖相互接觸，調(diào)節(jié)可調(diào)部件T（填圖中符號(hào)），使電表指針指向右側(cè)零刻度位置．
（2）在用多用表測(cè)量這個(gè)電阻的阻值時(shí)，電表的讀數(shù)如圖2甲所示，該電阻的阻值為4Ω．
（3）根據(jù)多用電表示數(shù)，為了減少實(shí)驗(yàn)誤差，并在實(shí)驗(yàn)中獲得較大的電壓調(diào)節(jié)范圍，應(yīng)從圖2乙的A、B、C、D四個(gè)電路中選擇D電路來(lái)測(cè)量金屬絲電阻；
（4）使用游標(biāo)卡尺和千分尺測(cè)量陶瓷管的長(zhǎng)度和直徑，示數(shù)如圖3所示，陶瓷管的長(zhǎng)度為39.50mm，直徑為8.689mm；

（5）計(jì)算膜層厚度的公式是$\frac{ρL}{πRD}$．

Answer 1

分析 通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)算螺線管使用的金屬絲長(zhǎng)度，由電阻定律已知電阻率、電阻及橫截面積，則可求出金屬絲的長(zhǎng)度．同時(shí)運(yùn)用伏安法電流表外接法，變阻器分壓式來(lái)測(cè)量金屬絲的電阻．
歐姆表是測(cè)量電阻的儀表，把被測(cè)電阻串聯(lián)在紅黑表筆之間，歐姆表電流是從黑表筆流出紅表筆流入，
（1）用歐姆表測(cè)電阻，每次換擋后和測(cè)量前都要重新調(diào)零（指歐姆調(diào)零）．
（2）測(cè)電阻時(shí)待測(cè)電阻不僅要和電源斷開(kāi)，而且要和別的元件斷開(kāi)．
（3）測(cè)量時(shí)注意手不要碰表筆的金屬部分，否則將人體的電阻并聯(lián)進(jìn)去，影響測(cè)量結(jié)果．
（4）合理選擇量程，使指針盡可能在中間刻度附近，
（5）根據(jù)電阻定律公式可求得厚度

解答 解：（1）①多用電表的使用首先進(jìn)行機(jī)械調(diào)零：調(diào)節(jié)可調(diào)部件 S，使電表指針停在表盤左邊的零刻度（或電流表、電壓表的零刻度線）位置；
②選擇合適的檔位：因電阻約為幾歐姆，為使指針指在中央刻度附近，則選擇×1Ω檔位即可．
③歐姆表?yè)Q擋后要進(jìn)行歐姆調(diào)零，即調(diào)節(jié)T，使得電表指針指向右邊的零刻度位置．
（2）由圖甲所示可知，選檔位為×1，電阻阻值為：4×1=4Ω．
（3）由于金屬絲的電阻較小，則選擇電流表外接法．并為了減少實(shí)驗(yàn)誤差，且在實(shí)驗(yàn)中獲得較大的電壓調(diào)節(jié)范圍，所以變阻器要選擇分壓式接法．故選：D   
（4）游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為39mm，游標(biāo)尺上第10個(gè)刻度和主尺上某一刻度對(duì)齊，所以游標(biāo)讀數(shù)為10×0.05mm=0.50mm，所以最終讀數(shù)為：39mm+0.50mm=39.50mm
螺旋測(cè)微器的讀數(shù)是由固定刻度與旋轉(zhuǎn)刻度組合，且最后加上估計(jì)值而成．8.5+18.9×0.01mm=8.689mm 
（5）由R=$ρ\frac{L}{S}$、S=πD•d，
解得：d=$\frac{ρL}{πRD}$；
故答案為：（1）①S；左端0刻度；②歐姆×1；③T；右側(cè)0刻度線；（2）4；（3）D；（4）39.50；8.689．（5）$\frac{ρL}{πRD}$

點(diǎn)評(píng) 本題考查測(cè)量電阻率的實(shí)驗(yàn)，要求能正確分析實(shí)驗(yàn)原理，知道多用電表的使用方法，同時(shí)能正確根據(jù)所學(xué)物理規(guī)律進(jìn)行正確的數(shù)據(jù)分析．