Question

7．某同學(xué)要測(cè)量一個(gè)由均勻新材料制成的圓柱體的電阻率，部分步驟如下：

（1）分別使用游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器測(cè)量圓柱體的長(zhǎng)度和直徑，某次測(cè)量的示數(shù)分別如圖甲、乙所示，長(zhǎng)度為5.03cm，直徑為5.310mm．
（2）為精確的測(cè)量其電阻，現(xiàn)有的器材及其代號(hào)和規(guī)格如下：
待測(cè)圓柱體電阻R_x（約320Ω）；
電流表A₁（量程0～15mA，內(nèi)阻約30Ω）；
電流表A₂（量程0～3mA，內(nèi)阻約50Ω）；
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(dòng)勢(shì)4V，內(nèi)阻不計(jì)）；
滑動(dòng)變阻器R₁（阻值范圍0～15Ω）；
滑動(dòng)變阻器R₂（阻值范圍0～100Ω）；開(kāi)關(guān)S；導(dǎo)線若干．
為使實(shí)驗(yàn)誤差較小，要求測(cè)得多組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，則電流表應(yīng)選A₁，電壓表應(yīng)選V₁，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選R₁，（均選填器材代號(hào)）．
（3）正確選擇合適的儀器后請(qǐng)?jiān)趫D丙虛線框內(nèi)畫(huà)出測(cè)量用的正確電路圖．
（4）根據(jù)設(shè)計(jì)電路圖同組同學(xué)已經(jīng)完成部分導(dǎo)線的連接，請(qǐng)你在實(shí)物接線圖（圖�。┲型瓿捎嘞聦�(dǎo)線的連接．

Answer 1

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(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）根據(jù)歐姆定律估算出最大電流，然后選擇電流表；根據(jù)電源電動(dòng)勢(shì)選擇電壓表；要求測(cè)得多組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法，用小電阻控制大電阻；
（3）根據(jù)題意確定滑動(dòng)變阻器與電流表的接法，然后作出實(shí)驗(yàn)電路圖；
（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路圖連接實(shí)物電路圖．

解答 解：（1）由圖示游標(biāo)卡尺可知，游標(biāo)尺是10分度的，其精確度為0.1mm，則游標(biāo)卡尺示數(shù)為：50mm+3×0.1mm=50.3mm=5.03cm；
由圖示螺旋測(cè)微器可知，固定刻度示數(shù)為：5.0mm，可動(dòng)刻度示數(shù)為：31.0×0.01mm=0.310mm，螺旋測(cè)微器讀數(shù)為：5.0mm+0.310=5.310mm；
（2）電源電動(dòng)勢(shì)為4V，則電壓表選擇：V₁；電路最大電流約為：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3}{320}$≈0.009375A=9.375mA，故電流表選擇A₁ ．
要求測(cè)得多組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法，用小電阻控制大電阻，故滑動(dòng)變阻器選擇R₁．
為方便實(shí)驗(yàn)操作，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇R₁；
（3）應(yīng)待測(cè)電阻阻值遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器最大阻值，實(shí)驗(yàn)要測(cè)多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，
因此滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法，由于電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于待測(cè)電阻阻值，
電流表應(yīng)采用外接法，實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示：

（4）根據(jù)電路圖連接實(shí)物電路圖，實(shí)物電路圖如圖所示：

故答案為：（1）5.03； 5.310； （2）A₁；V₁；R₁；（3）電路圖如圖所示；（4）實(shí)物電路圖如圖所示．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵掌握游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器的讀數(shù)方法，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(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．
測(cè)量電阻最基本的原理是伏安法，電路可分為測(cè)量電路和控制電路兩部分設(shè)計(jì)．測(cè)量電路要求精確，誤差小，可根據(jù)電壓表、電流表與待測(cè)電阻阻值倍數(shù)關(guān)系，選擇電流表內(nèi)、外接法．控制電路關(guān)鍵是變阻器的分壓式接法或限流式接法．在兩種方法都能用的情況下，為了減小能耗，選擇限流式接法．