Question

17．研究小组欲测一新材料制成的均匀圆柱体的电阻率，其电阻约为5Ω，步骤如下：用伏安法测定该圆柱体的电阻，除被测圆柱体外，还有如下供选择的实验器材：
A．电流表A₁（量程0～0.6A，内阻约0.5Ω）
B．电流表A₂（量程0～3A，内阻约0.1Ω）
C．电压表V₁（量程0～3V，内阻约10kΩ）
D．电压表V₂（量程0～15V，内阻约25kΩ）
E．直流电源E（电动势4V，内阻不计）
F．滑动变阻器R₁（阻值范围0～15Ω，允许通过的最大电流2.0A）
G．滑动变阻器R₂（阻值范围0～2kΩ，允许通过的最大电流0.5A）
H．开关S、导线若干
（1）研究小组要测量圆柱体的长度和直径．步骤如下：用游标卡尺测量其长度如图甲所示，可知其长度为50.15mm；用螺旋测微器测量其直径如图乙所示，可知其直径为4.700mm；

（2）为完成实验并且使实验误差减小，电压从零开始可调以测得多组数据，应选择的仪器为ACEFH（填写仪器的代号）
（3）请在如图丙所示的虚线框中画出测量的电路图．
（4）被测圆柱体电阻的测量值与真实值比较，将偏小（填“偏大”、“偏小”或“相等”）

Answer 1

分析 （1）游标卡尺主尺与游标尺示数之和是游标卡尺的示数；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）根据伏安法测电阻的实验原理选择实验器材；
（3）根据待测电阻与电表内阻的关系确定电流表接法，然后作出电路图；
（4）根据实验电路应用欧姆定律分析实验误差．

解答 解：（1）由图甲所示可知，游标卡尺主尺示数为50mm，游标尺示数为3×0.05mm=0.15mm，游标卡尺示数为50mm+0.15cm=50.15cm；
由图乙所示可知，螺旋测微器固定刻度示数为4.5mm，游标尺示数为20.0×0.01mm=0.200mm，螺旋测微器示数为4.5mm+0.200mm=4.700mm；
（2）应用伏安法测电阻阻值，需要：电源、导线与开关，电源电动势为4V，则电压表应选择C，电路最大电流约为：I=$\frac{U}{R}=\frac{3}{5}$=0.6A，则电流表应选择A，为方便实验操作，滑动变阻器应选择F，故需要的实验器材有：ACEFH；
（3）待测电阻阻值约为5Ω，电流表内阻约为：0.5Ω，电压表内阻约为：10kΩ，电压表内阻远大于待测电阻阻值，电流表应采用外接法；电压从零开始可调以测得多组数据，滑动变阻器应采用分压接法，电路图如图所示：

（4）电流表采用外接法，由于电压表的分流作用，所测电流偏大，由欧姆定律可知，电阻测量值偏小．
故答案为：（1）50.15，4.700；（2）ACEFH；（3）如图所示；（4）偏小

点评 游标卡尺主尺与游标尺示数之和是游标卡尺的示数；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；游标卡尺不需要估读，螺旋测微器需要估读，对游标卡尺读数时，要注意游标尺的精度，要掌握实验器材的选择原则；根据题意确定电流表与滑动变阻器的接法是设计实验电路图的关键．