Question

（1）一把游標尺，主尺的最小分度是1mm，游標尺上有20個小的等分刻度．如圖所示，用它測量某一鋼球的直徑，鋼球的直徑是    mm．
（2）某同學被“測定金屬電阻率”的實驗．
①需要通過實驗直接測量的物理量有：    （寫出名稱和符號）．
②這位同學采用伏安法測定一段阻值約為5Ω左右的金屬絲的電阻．有以下器材可供選擇：（要求測量結果盡量準確）
A．電池組（3V，內阻約1Ω）
B．電流表（0-3A，內阻約0.025Ω）
C．電流表（0-0.6A，內阻約0.125Ω）
D．電壓表（0-3V，內阻約3kΩ）
E．電壓表（0-15V，內阻約15kΩ）
F．滑動變阻器（0-20Ω，額定電流1A）
G．滑動變阻器（0-1000Ω，額定電流0.3A）
H．開關，導線
實驗時應選用的器材是    （填寫各器材的字母代號）．
請在虛線框中畫出實驗電路圖．這位同學在一次測量時，電流表、電壓表的示數如圖1所示．由圖中電流表、電壓表的讀數可計算出金屬絲的電阻為    Ω．
③用伏安法測金屬絲電阻存在系統誤差．為了減小系統誤差，有人設計了如圖2所示的實驗方案．其中R_x是待測電阻，R是電阻箱，R₁、R₂是已知阻值的定值電阻．合上開關S，靈敏電流計的指針偏轉．將R調至阻值為R時，靈敏電阻計的示數為零．由此可計算出待測電阻R_x    ．（用R₁、R₂、R表示）

Answer 1

【答案】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．主尺讀數時看游標的0刻度線超過主尺哪一個示數，該示數為主尺讀數，看游標的第幾根刻度與主尺刻度對齊，乘以游標的分度值，即為游標讀數；
（2）①通過公式寫出電阻率的最終表達式，即可確定需要直接測量的物理量；
②電流越大電阻發熱明顯，電阻值隨之增大，導致電阻測量不準，故本實驗電流表應選小量程的電流表，滑動變阻器的最大電阻大于待測電阻阻值，可考慮變阻器采用限流式接法；
③根據歐姆定律和串并聯電路的特點可知，若靈敏電阻計的示數為零，即說明電流表兩端電勢相等，即變阻箱兩端電壓R₁兩端電壓應相等．
解答：解：（1）由圖知，主尺讀數為15mm，游標讀數為0.05×10=0.5mm，所以最終讀數為15.5mm．
（2）①根據歐姆定律R=，電阻定律R=ρ=ρ，可得電阻率ρ=，可見需要通過實驗直接測量的物理量有：加在金屬絲兩端的電壓U，通過金屬絲的電流I，金屬絲的長度L，金屬絲的直徑D．
②因采用伏安法測定一段阻值約為5Ω左右的金屬絲的電阻，本實驗要求通過的電流不能太大，電流表應選C，又電動勢為3V，電壓表應選D，當然應選電源A，因滑動變阻器最大電阻大于待測電阻，考慮變阻器用限流式接法，由≥I_A，可求外電路最小電阻為R≥7.5Ω，故可選變阻器F，當然還應選H，電路圖如圖所示；電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數為0.46A；電壓表的量程為0～3V，分度值為0.1V，示數為2.4V；則R==≈5.2Ω；
③根據串并聯電路特點及歐姆定律，若電流表示數為零，應滿足I₁（R₁+R₂）=I₂（R_x+R）及I₁R₁=I₂R，解得：R_x=R．
故答案為：（1）15.5；（2）①加在金屬絲兩端的電壓U，通過金屬絲的電流I，金屬絲的長度L，金屬絲的直徑D；②ACDFH；電路圖如上圖所示；5.2；③=R．
點評：此題考查了游標卡尺的讀數及伏安法測電阻實驗，用伏安法測量電阻或電阻率實驗都不允許大電流通過，否則電阻測量不準；本題最后的實驗是用“電橋法”測電阻，此時可記住“十字相乘電阻相等”．