Question

12．某同學(xué)要測(cè)量額定電壓為3V電阻約為150Ω的某圓柱體電阻R的電阻率ρ．
（1）用螺旋測(cè)微器測(cè)量其直徑，如圖1所示，直徑d=4.592 mm．
（2）該同學(xué)先用如圖2所示的指針式多用電表粗測(cè)其電阻．他將紅黑表筆分別插入“+”、“-”插孔中，將選擇開關(guān)置于“×1”檔位置，然后將紅、黑表筆短接調(diào)零，此后測(cè)阻值時(shí)發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度較小，如圖2甲所示．試問：
①為減小讀數(shù)誤差，該同學(xué)應(yīng)將選擇開關(guān)置于“×10”檔位置．
②再將紅、黑表筆短接，此時(shí)發(fā)現(xiàn)指針并未指到右邊的“0Ω”處，如圖2乙所示，那么他該調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕 直至指針指在“0Ω”處再繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果看到指針指在如圖2丙所示位置．

③現(xiàn)要進(jìn)一步精確測(cè)量其阻值，實(shí)驗(yàn)室提供了下列可選用的器材：
A．電流表A₁（量程30mA，內(nèi)阻約20Ω）
B．電流表A₂（量程0.6A，內(nèi)阻約0.3Ω）
C．電壓表V₁（量程3V，內(nèi)阻約3kΩ）
D．電壓表V₂（量程15V，內(nèi)阻約5kΩ）
E．滑動(dòng)變阻器R₁（最大阻值為10Ω）
F．滑動(dòng)變阻器R₂（最大阻值為1000Ω）
以及電源E（電動(dòng)勢(shì)4V，內(nèi)阻可忽略）、電鍵、導(dǎo)線若干
為了提高測(cè)量精確度并且使電阻R兩端電壓調(diào)節(jié)范圍盡可能大，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇E（E或F）
請(qǐng)選擇合適器材在圖3的方框中畫出你設(shè)計(jì)的電路圖（圖中要標(biāo)出器材的符號(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）歐姆表指針偏轉(zhuǎn)角度較小，說明被測(cè)阻值較大，應(yīng)換大檔；換擋后應(yīng)使兩表筆短接，重新調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕；
首先根據(jù)閉合電路歐姆定律求出通過待測(cè)電阻的最大電流選擇出電流表量程，然后再將內(nèi)阻已知的電流表當(dāng)做電壓表，再根據(jù)電阻R兩端電壓調(diào)節(jié)范圍盡可能大，可判定變阻器應(yīng)采用分壓式接法，依據(jù)電流表與電壓表的電阻，跟所測(cè)電阻比較，從而判定電流表外接，還是內(nèi)接．

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0.01×9.2mm=0.092mm，所以最終讀數(shù)為4.5mm+0.092mm=4.592mm．
（2）①歐姆表的零刻度在右邊，指針偏轉(zhuǎn)角度較小說明被測(cè)阻值較大，應(yīng)換較大檔，即“×10”檔，
②換擋后應(yīng)使兩表筆短接，重新調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，使指針指右端零；
③為了提高測(cè)量精確度并且使電阻R兩端電壓調(diào)節(jié)范圍盡可能大，那么滑動(dòng)變阻器必須采用分壓式接法，
由于被測(cè)阻值約為：150Ω，為了提高滑動(dòng)變阻器的利用率，則需要較小量程，即選擇E；
④由圖丙可以看出被測(cè)阻值約為：150Ω，器材中給出的電源電動(dòng)勢(shì)為4V，為了讀數(shù)的準(zhǔn)確性電壓表選3V量程，即C，
電路中的最大電流為I=$\frac{4}{150}$≈0.026A，該電流遠(yuǎn)小于電流表量程0.6A，量程太大，讀數(shù)誤差太大，因此可以選擇A；
要使電阻R兩端電壓調(diào)節(jié)范圍盡可能大，則滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法，
依據(jù)電壓表與電流表的電阻，則所測(cè)電阻的阻值偏小，因此電流表采用外接法，
實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示：

故答案為：（1）4.592（4.591～4.593）；（2）①×10；②歐姆調(diào)零旋鈕；③E，④如上圖所示．

點(diǎn)評(píng) 考查螺旋測(cè)微器的讀數(shù)，掌握歐姆表測(cè)量電阻的方法，理解電表與滑動(dòng)變阻器的選擇，及電路的設(shè)計(jì)，注意電流表外接還是內(nèi)接的判定依據(jù)．