Question

20．某同學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，由圖1可知其長度為50.15mm．
（2）用螺旋測微器測量其直徑如圖2，由圖可知其直徑為4.700mm．

（3）用多用電表的電阻“×10Ω”檔，按正確的操作步驟測此圓柱體的電阻，表盤的示數(shù)如圖3，則該電阻的電阻值約為220Ω．若使用的是直流電壓“×10V”，則該電壓的讀數(shù)為3.9V

（4）該同學想用伏安法更精確地測量其電阻R，現(xiàn)有的器材及其代號和規(guī)格如下：
待測圓柱體電阻R；
開關S； 
導線若干；
電流表A₁（量程0～4mA，內阻約50Ω）
電流表A₂（量程0～10mA，內阻約30Ω）；
電壓表V₁（量程0～3V，內阻約10kΩ）
電壓表V₂（量程0～15V，內阻約25kΩ）；
直流電源E（電動勢4V，內阻不計）
滑動變阻器R₁（阻值范圍0～15Ω，允許通過的最大電流為2.0A）；
滑動變阻器R₂（阻值范圍0～2kΩ，允許通過的最大電流為0.5A）
為使實驗誤差較小，要求測得多組數(shù)據(jù)進行分析，電阻R兩端的電壓從零調起，請在圖4方框中畫出測量的電路圖，并標明所用器材的代號．

Answer 1

分析 （1）游標卡尺主尺與游標尺示數(shù)之和是游標卡尺示數(shù)；
（2）螺旋測微器固定刻度與可動刻度示數(shù)之和是螺旋測微器的示數(shù)；
（3）歐姆表指針示數(shù)與檔位的乘積是歐姆表示數(shù)；根據(jù)電壓表量程確定其分度值，然后根據(jù)指針位置讀出其示數(shù)；
（4）根據(jù)電路最大電流選擇電流表，根據(jù)實驗原理與實驗器材確定滑動變阻器與電流表接法，然后作出實驗電路圖

解答 解：（1）由圖示游標卡尺可知，其示數(shù)為：50mm+3×0.05mm=50.15mm．
（2）由圖所示螺旋測微器可知，其示數(shù)為：4.5mm+20.0×0.01mm=4.700mm．
（3）用多用電表的電阻“×10Ω”檔，由圖示表盤可知，歐姆表示數(shù)為22×10=220Ω；
使用的是直流電壓“×10V”，由圖示表盤可知，其分度值為0.2V，示數(shù)為3.9V．
（4）電源電動勢為4V，電壓表應選V₁，電路最大電流約為I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3}{220}$≈0.0136A=13.6mA，電流表應選A₂，為方便實驗操作，滑動變阻器應選R₁，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，電壓表內阻遠大于待測電阻阻值，電流表采用外接法，實驗電路圖如圖所示：

故答案為：（1）50.15；（2）4.700；（3）220；3.9；（4）電路圖如圖所示．

點評 ①游標卡尺和螺旋測微器讀數(shù)時應分成整數(shù)部分和小數(shù)部分兩部分來讀，注意游標卡尺的分度；②應根據(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；③當待測電阻阻值遠小于電壓表內阻時，電流表應選外接法；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時，滑動變阻器應用分壓式；④當實驗要求電流從零調或要求測得多組數(shù)據(jù)或變阻器的全電阻遠小于待測電阻時，變阻器應采用分壓式接法，應選擇阻值小的變阻器以方便調節(jié)．