Question

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

（1）分別使用游標卡尺和螺旋測微器測量圓柱體的長度和直徑，某次測量的示數(shù)分別如圖甲、乙所示，長度為50.3cm，直徑為5.310mm；
（2）選用多用電表的電阻“×1”擋，按正確的操作步驟測此圓柱體的電阻，表盤的示數(shù)如圖丙，則該電阻的阻值約為22Ω；
（3）為更精確地測量其電阻，可供選擇的器材如下：
電壓表V（量程0～5V，內(nèi)阻約10KΩ）；
電流表A₁（量程0～500mA，內(nèi)阻約20Ω）；
電流表A₂（量程0～300mA，內(nèi)阻約4Ω）；
滑動變阻器R₁（最大阻值為10Ω，額定電流為2A）；
滑動變阻器R₂（最大阻值為250Ω，額定電流0.1A）；
直流電源E（電動勢為4.5V，內(nèi)電阻約為0.5Ω）；
電鍵及導(dǎo)線若干
為了較精確畫出I-U圖線，需要多測出幾組電流、電壓值，測量時電表讀數(shù)不得小于其量程的$\frac{1}{3}$，故電流表應(yīng)選用A₂，滑動變阻器選用R₁（均填器材代號），該同學(xué)測量電阻的值比真實值偏小（選填“偏大”“偏小”“相等”），利用選擇的器材，請你在方框內(nèi)畫出理想的實驗電路圖，并將圖丁中器材連成符合要求的電路．

Answer 1

分析 （1）游標卡尺讀數(shù)的方法是主尺讀數(shù)加上游標讀數(shù)，不需估讀．螺旋測微器的讀數(shù)方法是固定刻度讀數(shù)加上可動刻度讀數(shù)，在讀可動刻度讀數(shù)時需估讀．
（2）用歐姆表測電阻的讀數(shù)為指針示數(shù)乘以倍率，當(dāng)指針指在中央附近時測量值較準確；
（3）根據(jù)電源電動勢選擇電壓表，根據(jù)通過待測電阻的最大電流選擇電流表，在保證安全的前提下，為方便實驗操作，應(yīng)選最大阻值較小的滑動變阻器；為準確測量電阻阻值，應(yīng)測多組實驗數(shù)據(jù)，滑動變阻器可以采用分壓接法，根據(jù)待測電阻與電表內(nèi)阻間的關(guān)系確定電流表的接法，作出實驗電路圖

解答 解：（1）游標卡尺讀出游標尺零刻度左側(cè)對應(yīng)的主尺上面毫米的整數(shù)部分即50mm，游標尺上面與主尺刻度線對齊的第3條，10分度游標卡尺精確度為0.1mm，所以讀數(shù)為50mm+3×0.1mm=50.3mm．
螺旋測微器第一部分讀數(shù)為固定刻度，即5mm，找出可動刻度與主尺對齊的刻度線，估讀一位，據(jù)圖可讀出對齊的刻度為31.0，乘以精確度0.01mm再加上固定刻度即最終讀數(shù)：5mm+31.0×0.01=5.310mm．
（2）歐姆檔測電阻為指針對應(yīng)刻度與倍率的乘積即：22×1=22Ω．
（3）通過電阻電流的最大值大約為：I=$\frac{U}{R}=\frac{4.5}{22}=0.20$=200mA，選擇量程為300mA的電流表測量比較準確．
總阻值為250Ω的滑動變阻器阻值相對較大，測量時誤差大，所以選擇總阻值為10Ω的滑動變阻器．
由于待測電阻遠小于電壓表的內(nèi)阻，屬于小電阻，所以電流表采用外接法．若采用限流法，電路中的電流較大，
容易超過電流表的量程，所以滑動變阻器采用分壓式接法，電路圖如圖所示．根據(jù)電路圖連接實物圖，如圖所示．

由于采用外接法，測電流表示數(shù)偏大，則由歐姆定律可知，測量值偏�。�
故答案為：（1）50.3，5.310；（2）22；（3）A₂；R₁；偏�。蝗鐖D所示．

點評 掌握游標卡尺和螺旋測微器的讀數(shù)方法，游標卡尺讀數(shù)的方法是主尺讀數(shù)加上游標讀數(shù)，不需估讀．螺旋測微器的讀數(shù)方法是固定刻度讀數(shù)加上可動刻度讀數(shù)，在讀可動刻度讀數(shù)時需估讀．明確實驗原理和誤差來源，明確電流表、電壓表和滑動變阻器的選擇要求．