高中 | 螺旋测微器的读数和使用 题目答案及解析

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高中 | 螺旋测微器的读数和使用题目答案及解析如下,仅供参考!

选修3-1

第二章 恒定电流

2.6 导体的电阻

螺旋测微器的读数和使用

物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验器材、实验操作、数据分析等。

用电压表(内阻约为$5\;\rm k\Omega$)和电流表(内阻约为$2\;\rm \Omega$)测量一个电阻的阻值(约为$25\;\rm \Omega$)。为了尽量提高测量精度,应该选择的测量电路是图中的                 (选填“甲”或“乙”)。

[["甲"]]

因为待测电阻约为$25\;\rm \Omega$,由$R_{x}\lt \sqrt{R_{\text{V}}R_{\text{A}}}=100\;\rm \Omega$

可知为了减小误差应该采用电流表的外接法,即选用甲图;

用如下图甲的螺旋测微器测量电阻丝直径$d$,先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间,先旋转                 (选填“①”“②”或“③”),再旋转                 (选填“①”“②”或“③”),直到听见“喀喀”的声音为止。可读直径$d=$                 $\;\rm mm$

[["②","③","$0.608$"]]

用如下图甲的螺旋测微器测量电阻丝直径$d$,先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间,先旋转②再旋转③,直到听见“喀喀”的声音为止。

由螺旋测微器的读数规则可知其直径$d=0.5\;\rm mm+0.01\times10.8\;\rm mm=0.608\;\rm mm$

用图乙电路图测电阻丝的电阻$R_{x}$$R_{0}$为一定阻值的电阻。第一次测量按乙图的电路,调节滑动变阻器测得多组电压$U$和电流$I$值;第二次测量将电压表改接在$a$$b$两端,测得多组电压$U$和电流$I$值,并作出如图丁的$U-I$关系图像。由此可知第一次测量得到图线是                 (填“$M$”或“$N$”),电阻丝的电阻$R_{x}=$                 $\;\rm \Omega$(保留两位有效数字),根据电阻定律可得电阻丝的电阻率为                 (用$R_{x}$$d$、电阻丝长度$l$和常量$\pi$表示)

[["$M$","$25$","$\\dfrac{\\pi d^{2}R_{x}}{4l}$"]]

第一次测量按乙图的电路,根据姆定律可得$\dfrac{U_{1}}{I_{1}}=R_{x}+R_{\text{A}}+R_{0}$

第二次测量将电压表改接在$a$$b$两端,根据欧姆定律可得$\dfrac{U_{2}}{I_{2}}=R_{\text{A}}+R_{0}$

两个图像的斜率关系为$\dfrac{U_{1}}{I_{1}}\gt \dfrac{U_{2}}{I_{2}}$

可知第一次测量得到图线是$M$

由图像数据可得$\dfrac{U_{1}}{I_{1}}=R_{x}+R_{A}+R_{0}=\dfrac{5}{100 \times 10^{- 3}}\;\rm \Omega=50\;\rm \Omega$

$\dfrac{U_{2}}{I_{2}}=R_{\text{A}}+R_{0}=\dfrac{2.5}{100 \times 10^{- 3}}\;\rm \Omega=25\;\rm \Omega$

联立可得$R_{x}=\dfrac{U_{1}}{I_{1}}-\dfrac{U_{2}}{I_{2}}=25\;\rm \Omega$

由电阻定律可得$\rho=\dfrac{SR_{x}}{l}=\dfrac{\pi d^{2}R_{x}}{4l}$

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