20.某同學(xué)要測量額定電壓為3V的某圓柱體電阻R的電阻率ρ.

(1)用游標(biāo)卡尺和螺旋測微器分別測量其長度和直徑,如圖1、圖2所示,則其長度L=70.15mm,直徑d=4.600mm.
(2)該同學(xué)先用如圖所示的指針式多用電表粗測其電阻.他將紅黑表筆分別插入“+”、“-”插孔中,將選擇開關(guān)置于“×l”檔位置,然后將紅、黑表筆短接調(diào)零,此后測阻值時(shí)發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度較小,如圖甲所示.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丙所示位置.
③現(xiàn)要進(jìn)一步精確測量其阻值,實(shí)驗(yàn)室提供了下列可選用的器材:
A.靈敏電流計(jì)G(量程200μA,內(nèi)阻300Ω)
B.電流表(量程3A,內(nèi)阻約0.3Ω)
C.電壓表(量程3V,內(nèi)阻約3kΩ)
D.電壓表(量程l5V,內(nèi)阻約5kΩ)
E.滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值為10Ω)
F.最大阻值為99.99Ω的電阻箱R2
以及電源E(電動(dòng)勢4V,內(nèi)阻可忽略)、電鍵、導(dǎo)線若干
為了提高測量精確度并且使電阻R兩端電壓調(diào)節(jié)范圍盡可能大,除電源、電鍵、導(dǎo)線以外還應(yīng)選擇的最恰當(dāng)器材(只需填器材前面的字母)有ACEF.請?jiān)谌鐖D丁方框中畫出你設(shè)計(jì)的電路圖.

分析 (1)游標(biāo)卡尺讀數(shù)的方法是主尺讀數(shù)加上游標(biāo)讀數(shù),不需估讀.螺旋測微器的讀數(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,說明被測阻值較大,應(yīng)換大檔,根據(jù)電源電動(dòng)勢選擇電壓表,根據(jù)電路中最大電流選擇電流表,滑動(dòng)變阻器最大阻值遠(yuǎn)小于待測電阻阻值,滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法,靈敏電流計(jì)可以采用內(nèi)接法.

解答 解:(1)游標(biāo)卡尺的固定刻度讀數(shù)為7cm=70mm,游標(biāo)讀數(shù)為0.05×3mm=0.15mm,所以最終讀數(shù)為79mm+0.15mm=70.15mm.
螺旋測微器的固定刻度讀數(shù)為4.5mm,可動(dòng)刻度讀數(shù)為0.01×10.0mm=0.100mm,所以最終讀數(shù)為4.5mm+0.100mm=4.600mm.
(2)歐姆表的零刻度在右邊,指針偏轉(zhuǎn)角度較小說明被測阻值較大,應(yīng)換較大檔,即“×10”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,使指針指右端零;
由圖丙可以看出被測阻值約為:10×15=150Ω,器材中給出的電源電動(dòng)勢為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、靈敏電流計(jì);由于電流大于靈敏電流計(jì)量程,可以用F電阻箱與靈敏電流計(jì)并聯(lián)分流;此外還需要滑動(dòng)變阻器E,因此所需實(shí)驗(yàn)器材為A、C、E、F.滑動(dòng)變阻器最大阻值遠(yuǎn)小于待測電阻阻值,滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法,靈敏電流計(jì)可以采用內(nèi)接法,實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示:

故答案為:(1)70.15;4.600;(2)①“×10”;②歐姆調(diào)零旋鈕;③ACEF,電路圖如圖所示.

點(diǎn)評 本題第二問電學(xué)實(shí)驗(yàn)要求較高,是一道考查操作能力和解決實(shí)際問題的能力的好題,當(dāng)給出的電流表量程不適合的時(shí)候要想到電表的改裝,電阻箱可以當(dāng)定值電阻使用.

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(1)從圖中讀出金屬絲的直徑為0.520mm.     
 (2)在用伏安法測金屬絲的電阻Rx時(shí),除被測的金屬絲外,還有如下實(shí)驗(yàn)器材:
直流電源E:電動(dòng)勢約3.0V,內(nèi)阻很。
電流表:量程0~0.6A,內(nèi)阻約為1Ω;
電流表:量程0~3.0A,內(nèi)阻約為0.25Ω;
電壓表:量程0~3.0V,內(nèi)阻約為3kΩ;
滑動(dòng)變阻器R:最大阻值10Ω;
開關(guān)S,導(dǎo)線若干.
選用的電流表是A1
(3)根據(jù)所選器材,在圖2方框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖.

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