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高中三年级物理

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    某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ。步骤如下:
    (1)用游标为20分度的卡尺测量其长度如图,由图可知其长度为_____________mm;

    (2)用螺旋测微器测量其直径如上图,由图可知其直径为_____________mm;
    (3)用多用电表的电阻“×10”挡,按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻,表盘的示数如图,则该电阻的阻值约为_____________Ω;

    (4)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0~2kΩ,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,请在下框中画出测量的电路图,并标明所用器材的代号。

    (5)若该同学用伏安法跟用多用电表测量得到的R测量值几乎相等,由此可估算此圆柱体的电阻率ρ=_____________Ω·m。
    本题信息:2011年0119专项题物理实验题难度极难 来源:马凤霞
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本试题 “某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ。步骤如下:(1)用游标为20分度的卡尺测量其长度如图,由图可知其长度为_____________mm;(2)用螺旋测微...” 主要考查您对

游标卡尺

螺旋测微器

实验:测定金属的电阻率

实验:练习使用多用电表

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  • 游标卡尺
  • 螺旋测微器
  • 实验:测定金属的电阻率
  • 实验:练习使用多用电表

构造和用途:

原理:

利用游标尺最小分度和主尺最小分度的微小差值,把微小长度积累起来进行测量。

读数:

如下表所示

游标尺(mm) 精度(mm) 测量结果(游标尺上第n个小格与主尺上的某刻度线对正时)(mm)
刻度格数 刻度总长度 每小格与1毫米差
10 9 0.1 0.1 主尺上读的毫米数+0.1n
20 19 0.05 0.05 主尺上读的毫米数+0.05n
50 49 0.02 0.02 主尺上读的毫米数+0.02n

表格解析:

(1)10分度的游标卡尺。游标上相邻两个刻度间的距离为0.9mm,比主尺上相邻两个刻度间距离小0.1mm。读数时先从主尺上读出厘米数和毫米数,然后用游标读出0.1毫米位的数值:游标的第几条刻线跟主尺上某一条刻线对齐,0.1毫米位就读几(不能读某)。其读数准确到0.1mm。
(2)20分度的游标卡尺。游标上相邻两个刻度间的距离为0.95mm,比主尺上相邻两个刻度间距离小0.05mm。读数时先从主尺上读出厘米数和毫米数,然后用游标读出毫米以下的数值:游标的第几条刻线跟主尺上某一条刻线对齐,毫米以下的读数就是几乘0.05毫米。其读数准确到0.05mm。
(3)50分度的游标卡尺。游标上相邻两个刻度间的距离为0.98mm,比主尺上相邻两个刻度间距离小0.02mm。这种卡尺的刻度是特殊的,游标上的刻度值,就是毫米以下的读数。这种卡尺的读数可以准确到0.02mm。如图中被测圆柱体的直径为2.250cm。
(4)游标卡尺都是根据刻线对齐来读数的, 所以都不再往下一位估读。


进行“长度测量”实验时的注意事项:

1、如果刻度尺端头有磨损,测量起点不要选在“0”刻度线。
2、刻度尺毫米以下的数值靠目测估读一位,估读至最小刻度值的1/10(即0.1mm)。
3、用游标卡尺测量金属管的外径时,金属管不可在钳口间移动或压得太紧,以免磨损钳口。
4、用游标卡尺测量金属管的外径、内径和量筒的深度,把游标卡尺放在合适的位置后适当旋紧固定螺钉,再读数。
5、游标卡尺使用时不论多少分度都不要估读.如20分度的游标卡尺,读数的末位数一定是0或5;50分度的游标卡尺,读数的末位数字一定是偶数。
6、若游标上任何一格均不与主尺的刻度线重合,选择较近的一条刻度线读数。


固定刻度上的最小刻度为0.5mm(在中线的上侧);可动刻度每旋转一圈前进(或后退)0.5mm。在可动刻度的一周上平均刻有50条刻线,所以相邻两条刻线间代表0.01mm。读数时,从固定刻度上读取整、半毫米数,然后从可动刻度上读取剩余部分(因为是10分度,所以在最小刻度后应再估读一位),再把两部分读数相加,得测量值。如图中的读数应该是6.702mm。

知识点拨:

使用螺旋测微器应注意以下几点:

(1)测量时,在测微螺杆快靠近被测物体时应停止使用旋钮,而改用微调旋钮,避免产生过大的压力,既可使测量结果精确,又能保护螺旋测微器。

(2)在读数时,要注意固定刻度尺上表示半毫米的刻线是否已经露出。

(3)读数时,千分位有一位估读数字,不能随便扔掉,即使固定刻度上的水平刻线正好与可动刻度的某一刻度线对齐,千分位上也应读取为“0”.如下图所示。


实验目的:
用伏安法间接测定某种金属导体的电阻率;练习使用螺旋测微器。
实验原理:
根据电阻定律公式R=,只要测量出金属导线的长度l和它的直径d,计算出导线的横截面积S,并用伏安法测出金属导线的电阻R,即可计算出金属导线的电阻率。
实验器材:
被测金属导线,直流电源(4V),电流表(0-0.6A),电压表(0-3V),滑动变阻器(50Ω),电键,导线若干,螺旋测微器,米尺。
实验步骤:
1、用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径,求出其平均值d,计算出导线的横截面积S。
2、按如图所示的原理电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路。

3、用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度,反复测量3次,求出其平均值l。
4、把滑动变阻器的滑动片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置,电路经检查确认无误后,闭合电键S。改变滑动变阻器滑动片的位置,读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值,断开电键S,求出导线电阻R的平均值。
5、将测得的R、l、d值,代入电阻率计算公式中,计算出金属导线的电阻率。
6、拆去实验线路,整理好实验器材。
注意事项:
1、测量被测金属导线的有效长度,是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度,亦即电压表两并入点间的部分待测导线长度,测量时应将导线拉直。
2、本实验中被测金属导线的电阻值较小,因此实验电路必须采用电流表外接法。
3、实验连线时,应先从电源的正极出发,依次将电源、电键、电流表、待测金属导线、滑动变阻器连成主干线路(闭合电路),然后再把电压表并联在待测金属导线的两端。
4、闭合电键S之前,一定要使滑动变阻器的滑动片处在有效电阻值最大的位置。
5、在用伏安法测电阻时,通过待测导线的电流强度I的值不宜过大(电流表用0~0.6A量程),通电时间不宜过长,以免金属导线的温度明显升高,造成其电阻率在实验过程中逐渐增大。
练习用多用电表(万用表)测电阻:

实验目的:

练习使用多用电表测电阻。
实验原理:
多用电表由表头、选择开关和测量线路三部分组成(如图),表头是一块高灵敏度磁电式电流表,其满度电流约几十到几百mA,转换开关和测量线路相配合,可测量交流和直流电流、交流和直流电压及直流电阻等。测量直流电阻部分即欧姆表是依据闭合电路欧姆定律制成的,原理如图所示,当红、黑表笔短接并调节R使指针满偏时有
   
    Ig== (1)
    当电笔间接入待测电阻Rx时,有
    Ix= (2)
    联立(1)、(2)式解得 
    = (3)
    由(3)式知当Rx=R时,Ix=Ig,指针指在表盘刻度中心,故称R为欧姆表的中值电阻,由(2)式或(3)式可知每一个Rx都有一个对应的电流值I,如果在刻度盘上直接标出与I对应的Rx的值,那么当红、黑表笔分别接触待测电阻的两端,就可以从表盘上直接读出它的阻值。
    由于电流和电阻的非线性关系,表盘上电流刻度是均匀的,其对应的电阻刻度是不均匀的,电阻的零刻度在电流满刻度处。
实验器材:
多用电表,标明阻值为几欧、几十欧、几百欧、几千欧的定值电阻各一个,小螺丝刀。
实验步骤:
1、机械调零,用小螺丝刀旋动定位螺丝使指针指在左端电流零刻度处,并将红、黑表笔分别接入“+”、“-”插孔。
2、选挡:选择开关置于欧姆表“×1”挡。
3、短接调零:在表笔短接时调整欧姆挡的调零旋钮使指针指在右端电阻零刻度处,若“欧姆零点”旋钮右旋到底也不能调零,应更换表内电池。
4、测量读数:将表笔搭接在待测电阻两端,读出指示的电阻值并与标定值比较,随即断开表笔。
5、换一个待测电阻,重复以上2、3、4过程,选择开关所置位置由被测电阻值与中值电阻值共同决定,可置于“×1”或“×10”或“×100”或“×1k”挡。
6、多用电表用完后,将选择开关置于“OFF”挡或交变电压的最高挡,拔出表笔。
注意事项:
1、多用电表在使用前,应先观察指针是否指在电流表的零刻度,若有偏差,应进行机械调零。
2、测量时手不要接触表笔的金属部分。
3、合理选择量程,使指针尽可能指在中间刻度附近(可参考指针偏转在~5R的范围)。若指针偏角太大,应改换低挡位;若指针偏角太小,应改换高挡位。每次换挡后均要重新短接调零,读数时应将指针示数乘以挡位倍率。
4、测量完毕后应拔出表笔,选择开头置OFF挡或交流电压最高挡,电表长期不用时应取出电池,以防电池漏电。 
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