Question

6．某同學要測量額定電壓為3V的某圓柱體電阻R的電阻率ρ．

（1）用游標卡尺和螺旋測微器分別測量其長度和直徑，如圖1所示，則其長度L=70.15mm，直徑d=4.600mm．
（2）該同學先用如圖2所示的指針式多用電表粗測其電阻．他將紅黑表筆分別插入“+”、“-”插孔中，將選擇開關置于“×l”檔位置，然后將紅、黑表筆短接調零，此后測阻值時發現指針偏轉角度較小，如圖2甲所示．試問：
①為減小讀數誤差，該同學應將選擇開關置于“×l0”檔位置．
②再將紅、黑表筆短接，此時發現指針并未指到右邊的“0Ω”處，如圖2乙所示，那么他該調節歐姆調零旋鈕直至指針指在“0Ω”處再繼續實驗，結果看到指針指在如圖2丙所示位置．

③現要進一步精確測量其阻值，實驗室提供了下列可選用的器材：
A．靈敏電流計G（量程200μA，內阻300Ω）     
 B．電流表A（量程3A，內阻約0.3Ω）
C．電壓表V₁（量程3V，內阻約3kΩ）             
D．電壓表V₂量程l5V，內阻約5kΩ）
E．滑動變阻器R₁（最大阻值為10Ω）             
F．最大阻值為99.99Ω的電阻箱R₂
以及電源E（電動勢4V，內阻可忽略）、電鍵、導線若干
為了提高測量精確度并且使電阻R兩端電壓調節范圍盡可能大，除電源、電鍵、導線以外還應選擇的最恰當器材（只需填器材前面的字母）有A、C、E、F．請在圖3的方框中畫出你設計的電路圖．

Answer 1

分析 （1）游標卡尺讀數的方法是主尺讀數加上游標讀數，不需估讀．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）歐姆表指針偏轉角度較小，說明被測阻值較大，應換大檔，根據電源電動勢選擇電壓表，根據電路中最大電流選擇電流表，滑動變阻器最大阻值遠小于待測電阻阻值，滑動變阻器應采用分壓接法，靈敏電流計可以采用內接法．

解答 解：（1）游標卡尺的固定刻度讀數為7cm=70mm，游標讀數為0.05×3mm=0.15mm，所以最終讀數為79mm+0.15mm=70.15mm．
螺旋測微器的固定刻度讀數為4.5mm，可動刻度讀數為0.01×10.0mm=0.100mm，所以最終讀數為4.5mm+0.100mm=4.600mm．
（2）①歐姆表的零刻度在右邊，指針偏轉角度較小說明被測阻值較大，應換較大檔，即“×10”檔；
②歐姆表換擋后應進行歐姆調零，應調節歐姆調零旋鈕，使指針指右端零；由圖丙可以看出被測阻值約為：10×15=150Ω；
③器材中給出的電源電動勢為4V，為了讀數的準確性電壓表選3V量程，即C；
電路中的最大電流為I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3V}{150}$=0.02A=20mA=20000μA，該電流遠小于電流表量程0.6A，量程太大，讀數誤差太大，因此可以選擇A、靈敏電流計；
由于電流大于靈敏電流計量程，可以用F電阻箱與靈敏電流計并聯分流；此外還需要滑動變阻器E，因此所需實驗器材為A、C、E、F．
滑動變阻器最大阻值遠小于待測電阻阻值，滑動變阻器應采用分壓接法，靈敏電流計可以采用內接法，實驗電路圖如圖所示：

故答案為：（1）70.15；4.600；（2）①×10；②歐姆調零旋鈕；③A、C、E、F；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，考查了歐姆表的使用，考查了實驗器材的選擇、設計電路圖；要掌握常用器材的使用及讀數方法；要掌握實驗器材的選擇原則；根據實驗原理與實驗器材確定滑動變阻器與電流表的接法是設計電路圖的關鍵．