Question

4．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(cè)此圓柱體的電阻，表盤(pán)的示數(shù)如圖丙，則該電阻的阻值約為22Ω；
（3）為更精確地測(cè)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(dòng)變阻器R₁（最大阻值為10Ω，額定電流為2A）；
滑動(dòng)變阻器R₂（最大阻值為250Ω，額定電流0.1A）；
直流電源E（電動(dòng)勢(shì)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(huà)出I-U圖線，需要多測(cè)出幾組電流、電壓值，測(cè)量時(shí)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(dòng)變阻器選用R₁（均填器材代號(hào)），該同學(xué)測(cè)量電阻的值比真實(shí)值偏小（選填“偏大”“偏小”“相等”），利用選擇的器材，請(qǐng)你在方框內(nèi)畫(huà)出理想的實(shí)驗(yàn)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(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）用歐姆表測(cè)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(shí)測(cè)量值較準(zhǔn)確；
（3）根據(jù)電源電動(dòng)勢(shì)選擇電壓表，根據(jù)通過(guò)待測(cè)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(shí)驗(yàn)操作，應(yīng)選最大阻值較小的滑動(dòng)變阻器；為準(zhǔn)確測(cè)量電阻阻值，應(yīng)測(cè)多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，滑動(dòng)變阻器可以采用分壓接法，根據(jù)待測(cè)電阻與電表內(nèi)阻間的關(guān)系確定電流表的接法，作出實(shí)驗(yàn)電路圖

解答 解：（1）游標(biāo)卡尺讀出游標(biāo)尺零刻度左側(cè)對(duì)應(yīng)的主尺上面毫米的整數(shù)部分即50mm，游標(biāo)尺上面與主尺刻度線對(duì)齊的第3條，10分度游標(biāo)卡尺精確度為0.1mm，所以讀數(shù)為50mm+3×0.1mm=50.3mm．
螺旋測(cè)微器第一部分讀數(shù)為固定刻度，即5mm，找出可動(dòng)刻度與主尺對(duì)齊的刻度線，估讀一位，據(jù)圖可讀出對(duì)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(cè)電阻為指針對(duì)應(yīng)刻度與倍率的乘積即：22×1=22Ω．
（3）通過(guò)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(cè)量比較準(zhǔn)確．
總阻值為250Ω的滑動(dòng)變阻器阻值相對(duì)較大，測(cè)量時(shí)誤差大，所以選擇總阻值為10Ω的滑動(dòng)變阻器．
由于待測(cè)電阻遠(yuǎn)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(guò)電流表的量程，所以滑動(dòng)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(shí)物圖，如圖所示．

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

點(diǎn)評(píng) 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．明確實(shí)驗(yàn)原理和誤差來(lái)源，明確電流表、電壓表和滑動(dòng)變阻器的選擇要求．