Question

17．研究小組欲測(cè)一新材料制成的均勻圓柱體的電阻率，其電阻約為5Ω，步驟如下：用伏安法測(cè)定該圓柱體的電阻，除被測(cè)圓柱體外，還有如下供選擇的實(shí)驗(yàn)器材：
A．電流表A₁（量程0～0.6A，內(nèi)阻約0.5Ω）
B．電流表A₂（量程0～3A，內(nèi)阻約0.1Ω）
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(kāi)關(guān)S、導(dǎo)線若干
（1）研究小組要測(cè)量圓柱體的長(zhǎng)度和直徑．步驟如下：用游標(biāo)卡尺測(cè)量其長(zhǎng)度如圖甲所示，可知其長(zhǎng)度為50.15mm；用螺旋測(cè)微器測(cè)量其直徑如圖乙所示，可知其直徑為4.700mm；

（2）為完成實(shí)驗(yàn)并且使實(shí)驗(yàn)誤差減小，電壓從零開(kāi)始可調(diào)以測(cè)得多組數(shù)據(jù)，應(yīng)選擇的儀器為ACEFH（填寫儀器的代號(hào)）
（3）請(qǐng)?jiān)谌鐖D丙所示的虛線框中畫出測(cè)量的電路圖．
（4）被測(cè)圓柱體電阻的測(cè)量值與真實(shí)值比較，將偏�。ㄌ睢捌�大”、“偏小”或“相等”）

Answer 1

分析 （1）游標(biāo)卡尺主尺與游標(biāo)尺示數(shù)之和是游標(biāo)卡尺的示數(shù)；螺旋測(cè)微器固定刻度與可動(dòng)刻度示數(shù)之和是螺旋測(cè)微器的示數(shù)；
（2）根據(jù)伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)原理選擇實(shí)驗(yàn)器材；
（3）根據(jù)待測(cè)電阻與電表內(nèi)阻的關(guān)系確定電流表接法，然后作出電路圖；
（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路應(yīng)用歐姆定律分析實(shí)驗(yàn)誤差．

解答 解：（1）由圖甲所示可知，游標(biāo)卡尺主尺示數(shù)為50mm，游標(biāo)尺示數(shù)為3×0.05mm=0.15mm，游標(biāo)卡尺示數(shù)為50mm+0.15cm=50.15cm；
由圖乙所示可知，螺旋測(cè)微器固定刻度示數(shù)為4.5mm，游標(biāo)尺示數(shù)為20.0×0.01mm=0.200mm，螺旋測(cè)微器示數(shù)為4.5mm+0.200mm=4.700mm；
（2）應(yīng)用伏安法測(cè)電阻阻值，需要：電源、導(dǎo)線與開(kāi)關(guān)，電源電動(dòng)勢(shì)為4V，則電壓表應(yīng)選擇C，電路最大電流約為：I=$\frac{U}{R}=\frac{3}{5}$=0.6A，則電流表應(yīng)選擇A，為方便實(shí)驗(yàn)操作，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇F，故需要的實(shí)驗(yàn)器材有：ACEFH；
（3）待測(cè)電阻阻值約為5Ω，電流表內(nèi)阻約為：0.5Ω，電壓表內(nèi)阻約為：10kΩ，電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于待測(cè)電阻阻值，電流表應(yīng)采用外接法；電壓從零開(kāi)始可調(diào)以測(cè)得多組數(shù)據(jù)，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法，電路圖如圖所示：

（4）電流表采用外接法，由于電壓表的分流作用，所測(cè)電流偏大，由歐姆定律可知，電阻測(cè)量值偏�。�
故答案為：（1）50.15，4.700；（2）ACEFH；（3）如圖所示；（4）偏小

點(diǎn)評(píng) 游標(biāo)卡尺主尺與游標(biāo)尺示數(shù)之和是游標(biāo)卡尺的示數(shù)；螺旋測(cè)微器固定刻度與可動(dòng)刻度示數(shù)之和是螺旋測(cè)微器的示數(shù)；游標(biāo)卡尺不需要估讀，螺旋測(cè)微器需要估讀，對(duì)游標(biāo)卡尺讀數(shù)時(shí)，要注意游標(biāo)尺的精度，要掌握實(shí)驗(yàn)器材的選擇原則；根據(jù)題意確定電流表與滑動(dòng)變阻器的接法是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路圖的關(guān)鍵．