Question

8．某同學要測量一個由均勻新材料制成的圓柱體的電阻率，電阻約為20Ω，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，某次測量的示數分別如圖甲、乙所示，長度為50.3mm，直徑為5.310mm．

（2）為更精確地測量其電阻，可供選擇的器材如下：
電流表A₁（量程300mA，內阻約為2Ω）；
電流表A₂（量程l50mA，內阻約為10Ω）；
電壓表V₁量程3V，內阻r=1000Ω）；
電壓表V₂（量程l5V，內阻約為3000Ω）；
滑動變阻器R₁（最大阻值5Ω）；
滑動變阻器R₂（最大阻值l000Ω）；
電源E（電動勢約為4V，內阻r約為1Ω）；
開關，導線若干．
a．為了使測量盡量準確，測量時電表讀數不得小于其量程的$\frac{1}{3}$，電壓表應選V₁，電流表應選A₂，滑動變阻器應選R₁．（均填器材代號）
b．根據你選擇的器材，請在圖丙所示的線框內畫出實驗電路圖．

Answer 1

分析 （1）螺旋測微器固定刻度與可動刻度示數之和是螺旋測微器的示數；螺旋測微器的讀數方法是固定刻度讀數加上可動刻度讀數，在讀可動刻度讀數時需估讀．
（2）根據電源電動勢選擇電壓表，根據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，應選最大阻值較小的滑動變阻器；為準確測量電阻阻值，應測多組實驗數據，滑動變阻器可以采用分壓接法，根據待測電阻與電表內阻間的關系確定電流表的接法，作出實驗電路圖．

解答 解：（1）由圖示游標卡尺可知，其示數為：50mm+3×0.1mm=50.3m；
由圖示螺旋測微器可知，螺旋測微器第一部分讀數為固定刻度，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：5mm+31.0×0.01=5.310mm．
（2）a、由于電源電壓為4V，顯然電壓表選15V時不滿足讀數不得小于其量程的$\frac{1}{3}$的要求，因此只能選V₁；
通過電阻的最大電流約為：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3V}{20Ω}$=0.15A=150mA，因此電流表選A₂，
為了方便實驗操作，滑動變阻器選用R₁；
b、由于電壓表內阻遠大于待測電阻阻值，電流表采用外接法，由于滑動變阻器最大阻值遠小于待測電阻阻值，
為測多組實驗數據，滑動變阻器應采用分壓接法，電路圖如圖所示：

故答案為：（1）50.3；5.310；（2）a、V₁；A₂； R₁；b、電路圖如圖所示．

點評 本題考查了游標卡尺與螺旋測微器讀數、實驗器材的選擇、設計實驗電路圖；要掌握螺旋測微器的讀數方法，螺旋測微器的讀數方法是固定刻度讀數加上可動刻度讀數，在讀可動刻度讀數時需估讀．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．