Question

14．在“測定金屬的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，用螺旋測微器測量金屬絲直徑時(shí)的刻度位置如圖1所示，用米尺測量金屬絲的長度l=0.810m．金屬絲的電阻大約為5Ω．先用伏安法測出金屬絲的電阻，然后根據(jù)電阻定律計(jì)算出該金屬材料的電阻率．

（1）從圖1中讀出金屬絲的直徑為0.600mm．
（2）在用伏安法測定金屬絲的電阻時(shí)，除被測的電阻絲外，還有如下供選擇的實(shí)驗(yàn)器材：
直流電源：電動(dòng)勢約4.0V，內(nèi)阻很��；
電流表A₁：量程0～0.6A，內(nèi)阻約0.125Ω；    電流表A₂：量程0～3.0A，內(nèi)阻約0.025Ω；
電壓表V₁：量程0～3V，內(nèi)阻約3kΩ；        電壓表V₂：量程0～15V，內(nèi)阻約15kΩ；
滑動(dòng)變阻器R：最大阻值30Ω；  開關(guān)、導(dǎo)線等．
在可供選擇的器材中，電流表應(yīng)選用A₁，電壓表應(yīng)選用V₁．
（3）根據(jù)所選的器材，在圖2的虛線框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖．
（4）若根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出金屬絲的U-I圖線如圖3所示，則該金屬絲的電阻為4.5Ω，這種金屬材料的電阻率為1.2×10^-6Ω•m．（保留二位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）螺旋測微器讀數(shù)=固定刻度讀數(shù)+半刻度讀數(shù)+可動(dòng)刻度讀數(shù)；
（2）根據(jù)電路最大電流選擇電流表，根據(jù)電源電動(dòng)勢、待測電阻阻值與所選電流表選擇滑動(dòng)變阻器．
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)器材確定滑動(dòng)變阻器接法，根據(jù)待測電阻阻值與電表內(nèi)阻關(guān)系確定電流表接法，作出電路圖．
（4）由圖求出電阻值，根據(jù)電阻定律求出金屬絲的電阻率．

解答 解：（1）由圖示螺旋測微器可知，固定刻度讀數(shù)：0.5mm；可動(dòng)刻度讀數(shù)0.01mm×10.0=0.100mm；故螺旋測微器讀數(shù)為：0.600mm；
（2）電路電流最大為$\frac{4.0}{5}=0.8A$，為提高精確度，減小讀數(shù)誤差，選小量程電表，以滑動(dòng)變阻器來控制不超量程即可，故選電流表A₁：量程0～0.6A，內(nèi)阻0.125Ω；電壓表應(yīng)選V₁；
（3）為保證電路安全，滑動(dòng)變阻器采用限流接法，由題意知，電流表采用外接法，實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示：

（4）由圖可得電阻值為：$R=\frac{0.45}{0.1}=4.5Ω$．
由電阻定律得：R=ρ$\frac{L}{S}=ρ\frac{L}{π（\frac2s8tk42{2}）^{2}}$，
電阻率ρ=$\frac{π0ki9wrr^{2}R}{4L}=\frac{3.14×{（0.600×1{0}^{-3}）}^{2}×4.5}{4×0.810}$≈1.2×10^-6Ω•m．
故答案為：（1）0.600；（2）A₁；V₁；（3）電路圖如圖所示；（4）1.2×10^-6．

點(diǎn)評(píng) 本題關(guān)鍵：（1）用伏安法測電阻時(shí)安培表內(nèi)、外接法的選擇原則是“大內(nèi)小外”，即對(duì)于大電阻采用安培表內(nèi)接法，對(duì)于小電阻采用安培表外接法；（2）需要有較大的電壓測量范圍時(shí)，滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法．