问题标题:
有一根细而均匀的导电材料样品,截面为同心圆环,如图(1)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ρ,因该样品的内径太小,无法直接测量.现提供以下实验器
问题描述:
有一根细而均匀的导电材料样品,截面为同心圆环,如图(1)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ρ,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,内阻的准确值r1为100Ω)
D.电流表A2(量程100mA,内阻r2大约为40Ω)
E.滑动变阻器R1(0~10Ω,额定电流2A)
F.直流电流E(12V,内阻很小)
G.导电材料样品R2(长L约为3cm,电阻R2约为100Ω)
H.电键S,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(2)甲所示,其示数L=______cm;用螺旋测微器测得该样品的外径如图乙所示,其示数D=______cm.
(2)在虚线框中画出设计的实验电路图,并标明所选器材后的符号.
(3)用已知物理量和所测得物理量的符号表示样品的内径d=
D2−
D2−
.
孙泉回答:
(1)游标卡尺读数为主尺刻度与游标尺刻度的和:L=30mm+7×0.05mm=30.35mm=3.035cm,
螺旋测微器测得该样品的外径:d=3mm+20.5×0.01mm=3.205mm=0.3205cm
(2)本题没有给定电压表,但电流表A1内阻已知,可以当作电压表使用,据此设计测量电路部分;另外,为了尽可能精确地测量,控制电路部分应采用分压式.设计电路图如图所示.
(3)设电流表A1、A2的示数分别为I1、I2,则
I1•r1=(I2-I1)•R2
由电阻定律有:R2=ρLS
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