Question

3．在做“測定金屬電阻率”的實驗中，待測金屬的阻值約為5Ω．

（1）某同學先通過游標卡尺和螺旋測微器分別測量一薄的金屬圓片的直徑和厚度，讀出圖1中的示數，游標卡尺所示的金屬圓片的直徑的測量值為2.98cm，螺旋測微器如圖2所示的金屬圓片的厚度的測量值為2.130mm．
（2）實驗室準備用來測量該電阻值的實驗器材有：
電壓表V₁（量程0～3V，內電阻約15kΩ）；
電壓表V₂（量程0～15V，內電阻約75kΩ）；
電流表A₁（量程0～3A，內電阻約0.2Ω）；
電流表A₂（量程0～600mA，內電阻約3Ω）；
滑動變阻器R（最大阻值為100Ω，額定電流為0.6A）；
電池組E（電動勢為3V、內電阻約為0.3Ω）；
開關及導線若干．
為使實驗能正常進行，減小測量誤差，實驗要求電表讀數從零開始變化，并能多測幾組電流、電壓值，以便畫出電流-電壓關系圖線，則
①電壓表應選用V₁（填實驗器材的代號）
②電流表應選用A₂（填實驗器材的代號）．
③在虛線框內如圖3完成電路原理圖．（標出所選器材的代號）
（3）這位同學在一次測量時，電流表、電壓表的示數如圖4所示．由圖中電流表、電壓表的讀數可計算出待測金屬的電阻為5.2Ω．（結果精確到小數點后一位）．

Answer 1

分析 （1）關鍵是掌握游標卡尺和螺旋測微器的讀數方法及注意事項，游標卡尺不需要估讀，但有三種分度，螺旋測微器需要估讀，但注意半毫米刻度線是否露出．
（2）關鍵是注意選擇電表的原則是要求通過的電流不能小于量程的$\frac{1}{3}$，不能超過量程，應根據歐姆定律或閉合電路歐姆定律進行估算才行．
（3）關鍵是能準確讀出電表的讀數，注意需要估讀；再由歐姆定律求解電阻．

解答 解：（1）游標卡尺讀數為d=29mm+8×0.1mm=29.8mm=2.98cm； 螺旋測微器的讀數為D=2mm+13.0×0.01mm=2.130mm
（2）①由于電源電動勢為3V，所以電壓表應選${v}_{1}^{\;}$
②由I=$\frac{U}{R}$可得通過小燈泡的電流約為I=$\frac{3}{5}$A=0.6A，所以電流表應選${A}_{2}^{\;}$
③因要求電流從零調，所以滑動變阻器應用分壓式接法，應選阻值小的變阻器R，又由于小燈泡電阻值遠小于電壓表內阻，所以電流表應用外接法，電路圖如圖所示；（3）電壓表讀數為U=2.40V，電流表讀數為I=0.46A，所以電阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.40}{0.46}$Ω=5.2Ω
故答案為（1）2.98，2.130
（2）①${V}_{1}^{\;}$②${A}_{2}^{\;}$，③如圖所示；
（3）5.2

點評 本題除了注意掌握電阻的測量方法外，還要注意明確高中物理實驗中，不需要估讀的儀器有游標卡尺、大氣壓計、秒表，其它的要求基本都需要估讀，注意電表估讀方法有$\frac{1}{10}$估讀、$\frac{1}{5}$估讀$\frac{1}{2}$估讀三種．