Question

19．如图1所示是一根表面均匀地镀有很薄的发热电阻膜的长陶瓷管（其长度L为40mm左右，直径D为10mm左右，电阻约几欧姆），镀膜材料的电阻率ρ已知，管的两端有电箍MN可当做接线柱．选择了多用电表、电流表、电压表、开关、滑动变阻器、螺旋测微器（千分尺）、游标卡尺、导线和学生电源等．

设计测定膜层厚度d的实验方案如下．
（1）使用多用电表粗测金属丝的电阻，操作工程分一下三个步骤：（针对图2甲填空）
①调节可调部件S（填图中符号），使电表指针停在左侧零刻度位置；
②调节可调部件K，使它的尖端指向欧姆档×1位置；
③将红、黑表笔分别插入“+”、“-”插孔，笔尖相互接触，调节可调部件T（填图中符号），使电表指针指向右侧零刻度位置．
（2）在用多用表测量这个电阻的阻值时，电表的读数如图2甲所示，该电阻的阻值为4Ω．
（3）根据多用电表示数，为了减少实验误差，并在实验中获得较大的电压调节范围，应从图2乙的A、B、C、D四个电路中选择D电路来测量金属丝电阻；
（4）使用游标卡尺和千分尺测量陶瓷管的长度和直径，示数如图3所示，陶瓷管的长度为39.50mm，直径为8.689mm；

（5）计算膜层厚度的公式是$\frac{ρL}{πRD}$．

Answer 1

分析 通过实验来测算螺线管使用的金属丝长度，由电阻定律已知电阻率、电阻及横截面积，则可求出金属丝的长度．同时运用伏安法电流表外接法，变阻器分压式来测量金属丝的电阻．
欧姆表是测量电阻的仪表，把被测电阻串联在红黑表笔之间，欧姆表电流是从黑表笔流出红表笔流入，
（1）用欧姆表测电阻，每次换挡后和测量前都要重新调零（指欧姆调零）．
（2）测电阻时待测电阻不仅要和电源断开，而且要和别的元件断开．
（3）测量时注意手不要碰表笔的金属部分，否则将人体的电阻并联进去，影响测量结果．
（4）合理选择量程，使指针尽可能在中间刻度附近，
（5）根据电阻定律公式可求得厚度

解答 解：（1）①多用电表的使用首先进行机械调零：调节可调部件 S，使电表指针停在表盘左边的零刻度（或电流表、电压表的零刻度线）位置；
②选择合适的档位：因电阻约为几欧姆，为使指针指在中央刻度附近，则选择×1Ω档位即可．
③欧姆表换挡后要进行欧姆调零，即调节T，使得电表指针指向右边的零刻度位置．
（2）由图甲所示可知，选档位为×1，电阻阻值为：4×1=4Ω．
（3）由于金属丝的电阻较小，则选择电流表外接法．并为了减少实验误差，且在实验中获得较大的电压调节范围，所以变阻器要选择分压式接法．故选：D   
（4）游标卡尺的主尺读数为39mm，游标尺上第10个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标读数为10×0.05mm=0.50mm，所以最终读数为：39mm+0.50mm=39.50mm
螺旋测微器的读数是由固定刻度与旋转刻度组合，且最后加上估计值而成．8.5+18.9×0.01mm=8.689mm 
（5）由R=$ρ\frac{L}{S}$、S=πD•d，
解得：d=$\frac{ρL}{πRD}$；
故答案为：（1）①S；左端0刻度；②欧姆×1；③T；右侧0刻度线；（2）4；（3）D；（4）39.50；8.689．（5）$\frac{ρL}{πRD}$

点评 本题考查测量电阻率的实验，要求能正确分析实验原理，知道多用电表的使用方法，同时能正确根据所学物理规律进行正确的数据分析．