17.某同學(xué)要測(cè)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(biāo)為20分度的卡尺測(cè)量其長(zhǎng)度如圖1,由圖可知其長(zhǎng)度為L(zhǎng)=50.15mm;
(2)用螺旋測(cè)微器測(cè)量其直徑如圖2,由圖可知其直徑為D=4.697mm-4.700mm;
(3)用多用電表的電阻“×10”擋,按正確的操作步驟測(cè)此圓柱體的電阻,表盤的示數(shù)如圖3,則該電阻的阻值約為R=220Ω.
(4)該同學(xué)想用伏安法更精確地測(cè)量其電阻R,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
電流表A1(量程0~4mA,內(nèi)阻約50Ω);      電流表A2(量程0~10mA,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(dòng)勢(shì)4V,內(nèi)阻不計(jì));
滑動(dòng)變阻器R1(阻值范圍0~15Ω,允許通過的最大電流2.0A)
滑動(dòng)變阻器R2(阻值范圍0~2kΩ,允許通過的最大電流0.5A)
開關(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,請(qǐng)?jiān)诳蛑挟嫵鰷y(cè)量的電路圖4,并標(biāo)明所用器材的代號(hào).
(5)根據(jù)你設(shè)計(jì)的測(cè)量電路,在圖5中用實(shí)線連接好電路.
(6)圓柱體材料的電阻率表達(dá)式為ρ=$\frac{US}{IL}$.(用所測(cè)量的量字母表達(dá))

分析 游標(biāo)卡尺主尺與游標(biāo)尺示數(shù)之和是游標(biāo)卡尺的示數(shù);
螺旋測(cè)微器固定刻度與可動(dòng)刻度示數(shù)之和是螺旋測(cè)微器的示數(shù);
歐姆表讀數(shù)時(shí)注意倍率,要根據(jù)電表量程選擇器材,根據(jù)待測(cè)電阻值遠(yuǎn)小于滑動(dòng)變阻器最大阻值選擇變阻器接法用分壓式.

解答 解:(1)由圖示游標(biāo)卡尺可知,其示數(shù)為50mm+3×0.05mm=50.15mm;
(2)由圖示螺旋測(cè)微器可知,其示數(shù)為:4.5mm+20.0×0.01mm=4.700mm(4.697mm~4.700mm均正確);
(3)用多用表的電阻“×10”檔,由圖3所示表盤可知,其示數(shù)為:22×10=220Ω;
(4)根據(jù)閉合電路歐姆定律可知,通過待測(cè)電阻的最大電流為Rmax=$\frac{E}{{R}_{x}}$=$\frac{4}{220}$A=0.018A=18mA,所以電流表應(yīng)選擇A2;
由于電源電動(dòng)勢(shì)為4V,電壓表應(yīng)選擇V1;
由于所以要求多測(cè)幾組數(shù)據(jù),所以變阻器應(yīng)采用分壓式接法,應(yīng)選擇阻值小的變阻器R1;
以方便調(diào)節(jié),電路圖如圖所示:

(5)根據(jù)電路圖,連接實(shí)物圖,注意電表的正負(fù)接,注意滑動(dòng)變阻器的分壓式接法;
從電源的正極出發(fā),依次連接電路如圖所示:

(6)根據(jù)歐姆定律Rx=$\frac{U}{I}$及電阻定律Rx=$\frac{ρL}{S}$,
整理可得ρ=$\frac{US}{IL}$,
故答案為:(1)50.15;(2)4.700;(3)220;
(4)如上電路圖所示;
(5)如上實(shí)物圖所示;
(6)$\frac{US}{IL}$.

點(diǎn)評(píng) 本題考查了游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微器、歐姆表讀數(shù),要掌握常用器材的讀數(shù)方法,使用方法及使用注意事項(xiàng).
當(dāng)待測(cè)電阻阻值遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻時(shí),電流表應(yīng)選外接法;當(dāng)滑動(dòng)變阻器最大阻值遠(yuǎn)小于待測(cè)電阻值時(shí)或要求電流從零調(diào)時(shí),滑動(dòng)變阻器應(yīng)用分壓式.
解決本題要掌握各種儀器的讀數(shù)方法,知道測(cè)量電阻率的原理以及電流表、電壓表的選擇的方法和滑動(dòng)變阻器的使用方法.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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(2)物塊運(yùn)動(dòng)中受到的拉力;
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