Question

19．某同學(xué)要測量一均勻新材料制成的圓柱體的電阻率ρ．步驟如下：
 
（1）用游標為20分度的卡尺測量其長度如圖1，由圖可知其長度為50.15mm；再用螺旋測微器測量其直徑為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量其電阻R，除待測圓柱體外，其他器材及其代號和規(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（電動勢4V，內(nèi)阻不計）；
F．滑動變阻器R₁（阻值范圍0～15Ω，允許通過的最大電流2.0A）；
G．滑動變阻器R₂（阻值范圍0～2kΩ，允許通過的最大電流0.5A）；
H．開關(guān)及導(dǎo)線若干．
為使實驗誤差較小，電流表應(yīng)該選用B；電壓表選用C；滑動變阻器選用F（填儀器前的字母代號）．
（4）請在圖3框中畫出測量的合理電路圖．

Answer 1

分析 （1）游標卡尺讀數(shù)的方法是主尺讀數(shù)加上游標讀數(shù)，不需估讀；
（2）用歐姆表測電阻的讀數(shù)為指針示數(shù)乘以倍率．
（3）、（4）通過估算電路中的最大電流來選擇電流表量程；根據(jù)要求“測得多組數(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）游標卡尺的固定刻度讀數(shù)為50mm，游標尺上第3個刻度游標讀數(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的電動勢是4V，電壓表選用V₁．為方便實驗操作，滑動變阻器應(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，待測電阻阻值大于滑動變阻器最大阻值，滑動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．

點評 游標卡尺時應(yīng)分成整數(shù)部分和小數(shù)部分兩部分來讀，注意游標卡尺的分度；對于電學(xué)實驗器材的選擇，應(yīng)根據(jù)電源電動勢大小或待測電阻的額定電壓來選擇電壓表量程，根據(jù)通過待測電阻的最大電流來選擇電流表的量程；當待測電阻阻值遠小于電壓表內(nèi)阻時，電流表應(yīng)選外接法；當滑動變阻器最大阻值遠小于待測電阻值時或要求電流從零調(diào)時，滑動變阻器應(yīng)用分壓式；當實驗要求電流從零調(diào)或要求測得多組數(shù)據(jù)或變阻器的全電阻遠小于待測電阻時，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)．