Question

11．某同学要探究一种新材料制成的圆柱体的电阻．步骤如下：

①用螺旋测微器测量其直径如图1，由图可知其直径为8.600mm．
②用多用电表欧姆档粗略测量此圆柱体的电阻，所选倍率档为x1档，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度很小，为了较准确地进行测量，应换到×10档．如果换档后立即用表笔连接待测电阻进行读数，那么缺少的步骤是欧姆调零，若补上该步骤后测量，表盘的示数如图2，则该电阻的阻值是220Ω．
③该同学想用伏安法更精确地测量其电阻R，现有的器材及其代号和规格如下：
待测圆柱体电阻R
电流表A₁（量程0～4mA，内阻约50Ω）
电流表A₂（量程0～10mA，内阻约30Ω）
电压表V₁（量程0～3V，内阻约10kΩ）
电压表V₂（量程0～15V，内阻约25kΩ）
直流电源E（电动势4V，内阻不计）
滑动变阻器R₁（阻值范围0～15Ω，允许通过的最大电流2.0A）
滑动变阻器R₂（阻值范围0～20kΩ，允许通过的最大电流0.5A）
开关S
导线若干
为使实验误差较小，要求测得多组数据进行分析，则该实验所选电压表为V₁ （填V₁或V₂），所选电流表为A₂（填A₁或A₂），所选滑动变阻器为R₁（填R₁或R₂）；
请在如图3方框中画出测量的电路图．

Answer 1

分析 ①螺旋测微器固定刻度与可动刻度示数之和是螺旋测微器的示数；
②用欧姆表测电阻要选择合适的挡位使指针指在中央刻度线附近，欧姆表换挡后要重新进行欧姆调零；欧姆表指针示数与档位的乘积是欧姆表示数；
③根据电路最大电流选择电流表，根据实验原理与实验器材确定滑动变阻器与电流表接法，然后作出实验电路图

解答 解：①由图1所示螺旋测微器可知，其示数为：8.5mm+10.0×0.01mm=8.600mm；
②选倍率档为x1档，表头指针偏转角度很小，说明所选挡位太小，为了较准确地进行测量，
应换到×10档，换挡后要重新进行欧姆调零，然后再测电阻，由图2所示可知，欧姆表示数为22×10=220Ω；
③电源电动势为4V，电压表应选V₁，电路最大电流约为I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3}{220}$≈0.0136A=13.6mA，电流表应选A₂，为方便实验操作，滑动变阻器应选R₁，待测电阻阻值大于滑动变阻器最大阻值，滑动变阻器采用分压接法，电压表内阻远大于待测电阻阻值，电流表采用外接法，实验电路图如图所示：

答案为：①8.600； ②×10；欧姆调零；220；③V₁；A₂；R₁；电路图如图所示．

点评 ①游标卡尺和螺旋测微器读数时应分成整数部分和小数部分两部分来读，注意游标卡尺的分度；②应根据电源电动势大小或待测电阻的额定电压来选择电压表量程，根据通过待测电阻的最大电流来选择电流表的量程；③当待测电阻阻值远小于电压表内阻时，电流表应选外接法；当滑动变阻器最大阻值远小于待测电阻值时或要求电流从零调时，滑动变阻器应用分压式；④当实验要求电流从零调或要求测得多组数据或变阻器的全电阻远小于待测电阻时，变阻器应采用分压式接法，应选择阻值小的变阻器以方便调节．