有一根细而均匀的导电材料样品(如图*所示),截面为同心圆环(如图乙所示),此样品长L约为3cm,电阻约为100...
问题详情:
有一根细而均匀的导电材料样品(如图*所示),截面为同心圆环(如图乙所示),此样品长L约为3cm,电阻约为100Ω,已知这种材料的电阻率为p,因该样品的内径太小,无法直接测量,现提供以下实验器材:
A.20等分刻度的游标卡尺
B.螺旋测微器
C.电流表A1(量程50mA,内阻r1=100Ω,)
D.电流表A2(量程100mA,内阻r2大约为40Ω,)
E.电流表A3(量程3A.内阻r3大约为0.1Q)
F.滑动变阻器R(0﹣10Ω,额定电流2A)
G.直流电源E(12V,内阻不计)
H.导电材料样品Rx(长L约为3cm,电阻Rx约为100Ω,)
I.开关一只,导线若干
请根据上述器材设计一个尽可能精确地测量该样品内径d的实验方案,回答下列问题:
(1)用游标卡尺测得该样品的长度如图*所示,其示数L= mm;用螺旋测微器测得该样品的外径如图丁所示,其示数D= mm.
(2)请选择合适的仪器,画出最佳实验电路图,并标明所选器材.
(3)实验中要测量的物理量有: , (同时用文字和符号说明).然后用已知物理量的符号和测量量的符号来表示样品的内径d=.
【回答】
考点:测定金属的电阻率.
专题:实验题;恒定电流专题.
分析:(1)游标卡尺的读数等于主尺读数加上游标读数,不需估读;螺旋测微器的读数等于固定刻度读数加上可动刻度读数,需估读.
(2)根据伏安法测量该样品的电阻,考虑D电流表满偏电流大于C电流表的满偏电流,同时C电流表的内阻是定值,因此可以求出C电流表两端的实际电压,从而可将C电流表当做电压表而求出样品两端的电压.结合电阻定律求出样品的内径大小.
解答: 解:(1)游标卡尺读数为:L=30mm+7×0.05mm=30.35mm
螺旋测微器测得该样品的外径为:d=3mm+20.6×0.01mm=3.206mm.
(2)通过电阻的最大电流大约I=A=120mA,3A电流表量程偏大,另外两个电流表中,D电流表的满偏电流大于C电流表的满偏电流,又C电流表内阻为定值,根据欧姆定律与串并联知识,应将C电流表与待测材料并联后再与D电流表串联,又因滑动变阻器阻值太小应用分压式接法,可设计电路图如图所示.
(3)设A1电流表示数为I1,A2电流表示数为I2,由欧姆定律可得待测电阻阻值R=.
又由电阻定律:R=ρ=ρ.
联立解得:d=.
故*为:(1)30.35,3.206 (2)如上图所示.(3)A1电流表示数为I1,A2电流表示数为I2,.
点评:本题属于电流表与电压表的反常规接法,即可将电流表当做电压表来使用,关键是根据电路图能求出待测电阻的阻值才行.
知识点:串联电路和并联电路
题型:实验,探究题
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