题目内容

11.某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ.步骤如下:
(1)用游标为20分度的卡尺测量其长度如图1,由图可知其长度为5.015cm;
 
(2)用螺旋测微器测量其直径如图2,由图可知其直径为4.700mm;
(3)用多用电表的电阻“×10”挡,按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻,表盘的示数如图3,则该电阻的阻值约为220Ω.

(4)该同学想用伏安法更精确地测量其电阻R,现有的器材及其代号和规格如下:
待测圆柱体电阻R
电流表A1(量程0~4mA,内阻约50Ω) 电流表A2(量程0~10mA,内阻约30Ω)
电压表V1(量程0~3V,内阻约10kΩ)  电压表V2(量程0~15V,内阻约25kΩ)
直流电源E(电动势4V,内阻不计)   滑动变阻器R1(阻值范围0~15Ω,允许通过的最大电流2.0A)滑动变阻器R2(阻值范围0~2kΩ,允许通过的最大电流0.5A)
开关S    导线若干
为使实验误差较小,要求测得多组数据进行分析,则电流表应选择A2电压表应选择V1滑动变阻器应选择R1
(5)请画出测量的电路图.

分析 (1)(2)游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数,不需估读.螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上可动刻度读数,在读可动刻度读数时需估读.
(3)欧姆表指针示数与挡位的乘积是欧姆表示数;
(4、5)关键是通过估算电路中的最大电流来选择电流表量程;根据要求“测得多组数据”可知.变阻器应采用分压式接法,应选择阻值小的变阻器方便调节;并作出相应的电路图.

解答 解:(1)由图甲所示可知,游标卡尺主尺示数为50mm,游标尺示数为3×0.05mm=0.15mm,游标卡尺示数为50mm+0.15mm=50.15mm=5.015cm;
(2)由图乙所示可知,螺旋测微器固定刻度示数为4.5mm,游标尺示数为20.0×0.01mm=0.200mm,螺旋测微器示数为4.5mm+0.200mm=4.700mm;
(3)用多用电表的电阻“×10”挡,由图丙所示可知,电阻阻值为22×10=220Ω;
(4)电源电压为4V,为了准确,我们采用分压接法,控制电压不超过3V,电压表采用V1;
根据闭合电路欧姆定律可知,电路中的最大电流为:Imax=$\frac{E}{{R}_{x}}$=$\frac{4}{220}$×1000mA≈18mA,
所以电流表应选A2;
由于要求“测得多组数据”,所以变阻器应用分压式接法,应选择阻值小的变阻器R1;
(5)由于满足$\frac{{R}_{V}}{{R}_{x}}$>$\frac{{R}_{x}}{{R}_{A}}$,所以电流表应用外接法,即电路应是分压外接法,
故电路图如图所示:
;
故答案为:(1)5.015;(2)4.700;(3)220;(4)A2,V1,R1;(5)如上图所示.

点评 应掌握游标卡尺与螺旋测微器的读数方法.通过估算电路中的最大电流来选择电流表的量程;若有“测得多组数据”要求或要求电流从零调时,变阻器应用分压式接法,选择阻值小的变阻器时方便调节.

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