Question

圖甲中P是一根表面均勻地鍍有一層很薄的電阻膜的長陶瓷管，其長度約50cm，管外徑約6cm，所用電阻膜材料的電阻率已知為ρ，管的兩端有導(dǎo)電箍M、N．現(xiàn)有器材為：A．米尺、B．游標(biāo)卡尺、C．螺旋測微器、D．電壓表、E．電流表、F．電池組、G．滑動(dòng)變阻器、H．電阻箱、I．電鍵和導(dǎo)線．請你設(shè)計(jì)一個(gè)測量該電阻膜厚度d的實(shí)驗(yàn)方案．
（1）所須選用的器材有：

 

．（填器材前的字母即可）
（2）在圖乙中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖（MN間的電阻膜的電阻約幾個(gè)kΩ，滑動(dòng)變阻器的總阻值為50Ω）
（3）所須測量的物理量有：

 

、

 

、

 

、

 

．
（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算電阻膜厚度d的表達(dá)式為：d=

 

．

Answer 1

分析：（1）該實(shí)驗(yàn)要使用ρ測定電阻膜的厚度，與ρ有關(guān)的公式：R=ρ

L

S

，又R=

U

I

，所以需要測定的物理量和使用的器材有：需要使用米尺測定MN間距離L、用游標(biāo)卡尺測定管的外徑D、電壓表測定電壓讀數(shù)U、電流表測定電流的讀數(shù)I，另外還需要構(gòu)成電路的其他器材；
（2）根據(jù)待測電阻與滑動(dòng)變阻器的阻值關(guān)系確定滑動(dòng)變阻器的接法，根據(jù)待測電阻與電表內(nèi)阻的關(guān)系確定電流表的接法，然后作出電路圖；
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，應(yīng)用歐姆定律、電阻定律求出電阻膜的厚度．

解答：解：（1）該實(shí)驗(yàn)要使用ρ測定電阻膜的厚度，與ρ有關(guān)的公式：R=ρ

L

S

，又R=

U

I

，所以需要測定的物理量和使用的器材有：需要使用米尺A測定MN間距離L、用游標(biāo)卡尺B測定管的外徑D、電壓表D測定電壓讀數(shù)U、電流表E測定電流的讀數(shù)I，另外還需要構(gòu)成電路的電池組F，滑動(dòng)變阻器G和電鍵和導(dǎo)線I．
（2）待測電阻阻值遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器阻值，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法，待測電阻阻值遠(yuǎn)大于電流表內(nèi)阻，電流表應(yīng)采用內(nèi)接法，實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示．
（3）由歐姆定律電阻阻值R=

U

I

，由電阻定律得：R=ρ

L

S

=

ρL

πDd

，電阻膜厚度d=

ρLI

πDU

．
故答案為：
（1）A、B、D、E、F、G、I?
（2）如圖，內(nèi)接法、分壓電路?
（3）MN間距離L、管的外徑D、電壓表讀數(shù)U、電流表讀數(shù)I?
（4）d=

ρLI

πDU

?

點(diǎn)評：該題中理解實(shí)驗(yàn)的原理是解題的關(guān)鍵，掌握實(shí)驗(yàn)器材的選取原則是選取實(shí)驗(yàn)器材的要點(diǎn)．