Question

3．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1，由圖可知其長度為L=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D=4.700mm；
（3）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R，表盤的示數(shù)如圖3，則該電阻的阻值約為120Ω．
（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
電流表A₁（量程0～4mA，內(nèi)阻約50Ω）
電流表A₂（量程0～30mA，內(nèi)阻約30Ω）
電壓表V₁（量程0～3V，內(nèi)阻約10kΩ）
電壓表V₂（量程0～15V，內(nèi)阻約25kΩ）
直流電源E（電動勢4V，內(nèi)阻不計）
滑動變阻器R₁（阻值范圍0～15Ω，允許通過的最大電流2.0A）
滑動變阻器R₂（阻值范圍0～2kΩ，允許通過的最大電流0.5A）
開關S導線若干
為使實驗誤差較小，要求測得多組數(shù)據(jù)進行分析，某同學設計了如圖4的電路，試指出3處不妥之處：
①電流表選用A₁；
②電流表采用內(nèi)接法；
③滑動變阻器采用限流接法．

Answer 1

分析 （1）游標卡尺主尺與游標尺示數(shù)之和是游標卡尺的示數(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)；
（4）根據(jù)電路最大電流選擇電流表，根據(jù)待測電阻阻值與電表內(nèi)阻的關系確定電流表接法，根據(jù)待測電阻阻值與滑動變阻器最大阻值間的關系確定滑動變阻器的接法，分析圖示電路圖，然后答題．

解答 解：（1）由圖1所示游標卡尺可知，其示數(shù)為：50mm+3×0.05mm=50.15mm；
（2）由圖2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“×10”擋，由圖3所示表盤可知，待測電阻阻值：R=12×10=120Ω；
（4）電源電動勢為4V，電壓表應選V₁，電路最大電流約為I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3V}{120Ω}$=0.025A=25mA，電流表應選A₂，
為方便實驗操作，滑動變阻器應選R₁；待測電阻阻值約為120Ω，電壓表內(nèi)阻約為10kΩ，電流表內(nèi)阻約為30Ω，
電壓表內(nèi)阻遠大于待測電阻阻值，電流表應采用外接法，滑動變阻器最大阻值為15Ω，滑動變阻器最大阻值遠小于待測電阻阻值，
為測多組實驗數(shù)據(jù)，滑動變阻器應采用分壓接法，由圖3所示電路圖可知：①電流表選用A₁而沒有選擇A₂這是錯誤的；
②電流表采用內(nèi)接法而沒有采用外接法，這是錯誤的；③滑動變阻器采用限流接法而沒有采用分壓接法，這是錯誤的；
故答案為：（1）50.15；（2）4.700；（3）120；（4）①電流表選用A₁；②電流表采用內(nèi)接法；③滑動變阻器采用限流接法．

點評 本題考查了螺旋測微器、游標卡尺、歐姆表讀數(shù)，考查了實驗器材的選擇、設計實驗電路圖；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；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；當待測電阻阻值遠小于電壓表內(nèi)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(diào)時，滑動變阻器應用分壓式；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，變阻器應采用分壓式接法，應選擇阻值小的變阻器以方便調(diào)節(jié)．