Question

4．實(shí)驗(yàn)室有一圓柱形電阻，標(biāo)注以模糊不清，某物理實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)要測(cè)量它的電阻率ρ．
實(shí)驗(yàn)步驟如下：
（1）用游標(biāo)卡尺測(cè)量其長(zhǎng)度L，用螺旋測(cè)微器測(cè)量其直徑時(shí)，示數(shù)如圖甲所示，該圓柱形電阻的半徑為4.700mm．
（2）用多用電表的歐姆檔測(cè)該圓柱形電阻的阻值，先用歐姆“×1”檔測(cè)量，表盤(pán)示數(shù)如圖乙所示，應(yīng)換用×10檔測(cè)其電阻，表盤(pán)示數(shù)如圖丙所示，則該電阻的阻值約為220Ω．
（3）實(shí)驗(yàn)小組還想用伏安法更精確地測(cè)量其阻值R_x，實(shí)驗(yàn)室備有如下器材：
A．待測(cè)圓柱形電阻
B．電流表A₁（量程0～4mA，內(nèi)阻約50Ω）
C．電流表A₂（量程0～10mA，內(nèi)阻約30Ω）
D．電壓表V₁（量程0～3V，內(nèi)阻約10kΩ）
E．電壓表V₂（量程0～15V，內(nèi)阻約25kΩ）
F．直流電壓E（電動(dòng)勢(shì)4V，內(nèi)阻不計(jì)）
G．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）
H．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）
L．開(kāi)關(guān)S，導(dǎo)線(xiàn)若干．
要求盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差，并測(cè)得多組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，請(qǐng)?jiān)诰�(xiàn)框丁圖中畫(huà)出合理的測(cè)量電路圖，并標(biāo)注所用器材的代號(hào)．

Answer 1

分析 （1）螺旋測(cè)微器的讀數(shù)方法是固定刻度讀數(shù)加上可動(dòng)刻度讀數(shù)，在讀可動(dòng)刻度讀數(shù)時(shí)需估讀；
（2）根據(jù)指針示數(shù)再乘以倍率即為是阻值；
（3）根據(jù)題目要求及給出的儀器可得出對(duì)應(yīng)的原理圖．

解答 解：（1）螺旋測(cè)微器的固定刻度讀數(shù)為4.5mm，可動(dòng)刻度讀數(shù)為0.01×20.0mm=0.200mm，
所以最終讀數(shù)為：4.5mm+0.200mm=4.700mm．
（2）當(dāng)用歐姆“×1”檔測(cè)量，指針讀數(shù)太大，因此必須提高檔位，即用“×10”檔測(cè)量，
該電阻的阻值約為22.0×10Ω=220Ω．
（3）根據(jù)電源電動(dòng)勢(shì)為4V可知電壓表應(yīng)選V₁；
根據(jù)歐姆定律可求出通過(guò)待測(cè)電阻的最大電流為：I_m=$\frac{U}{R}$=$\frac{3}{220}$A≈14mA，所以電流表應(yīng)選A₂；
根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求便于調(diào)節(jié)且測(cè)得多組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，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R₁以方便調(diào)節(jié)；
由于待測(cè)電阻滿(mǎn)足$\frac{{R}_{V}}{{R}_{x}}$＞$\frac{{R}_{x}}{{R}_{A}}$，可知電流表應(yīng)用外接法，電路圖如圖所示：
故答案為：（1）4.700；（2）×10，220；（3）如上圖所示．

點(diǎn)評(píng) 本題應(yīng)明確：①游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器讀數(shù)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；②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；③當(dāng)待測(cè)電阻滿(mǎn)足$\frac{{R}_{V}}{{R}_{x}}$＞$\frac{{R}_{x}}{{R}_{A}}$，時(shí)，電流表應(yīng)用外接法；④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)．