Question

5．某同學(xué)通過實驗測量金屬絲的電阻率，現(xiàn)有的器材規(guī)格如下：
A．待測金屬絲電阻R_x（大約100Ω），長度為L
B．直流電流表A₁（量程0〜100mA，內(nèi)阻約10Ω）
C．直流電流表A₂（量程0〜0.6A，內(nèi)阻約4Ω）
D．直流電壓表V（量程0〜2V，內(nèi)阻為3kΩ）
E．定值電阻R₀=6kΩ．
F．直流電源（輸出電壓6V，內(nèi)阻不計）
G．滑動變阻器R（阻值范圍0〜5Ω，允許最大電流2A）
H．開關(guān)一個、導(dǎo)線若干
（1）用螺旋測微器測量金屬絲的直徑山示數(shù)如圖1所示，讀數(shù)為1.195mm．
（2）根據(jù)器材的規(guī)格和實驗要求，為了減小測量誤差，直流電流表應(yīng)選B（填選項前的字母）
（3）在圖2的方框內(nèi)畫出實驗電路圖（要求電壓和電流的變化范圍盡可能大一些）．
（4）某次測量中，電流表的讀數(shù)為I，電壓表的讀數(shù)為U，則該金屬絲的電阻率表達式為ρ=$\frac{3πUjtnfjb3^{2}}{4IL}$（用題中所給物理量的字母表示并忽略電表內(nèi)阻的影響）．

Answer 1

分析 （1）螺旋測微器固定刻度與可動刻度示數(shù)之和是螺旋測微器的示數(shù)．
（2）根據(jù)通過金屬絲的最大電流選擇電流表．
（3）根據(jù)題意確定電表與滑動變阻器的接法，然后作出電路圖．
（4）根據(jù)歐姆定律與電阻定律求出電阻率的表達式．

解答 解：（1）由圖示螺旋測微器可知，其示數(shù)為1mm+19.5×0.01mm=1.195mm；
（2）通過電阻絲的最大電流約為：I=$\frac{E}{R}$=$\frac{6V}{100Ω}$=0.06A=60mA，則電流表選擇B；
（3）電源電動勢為6V，電壓表量程為2V，可以把電壓表與定值電阻串聯(lián)擴大電壓表量程，
改裝后電壓表量程為6V，其內(nèi)阻為9kΩ，電流表內(nèi)阻約為10Ω，待測電阻阻值約為100Ω，
電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于待測電阻阻值，電流表應(yīng)采用外接法，滑動變阻器最大阻值為5Ω，
滑動變阻器應(yīng)采用分壓接法，電路圖如圖所示：
（3）電壓表示數(shù)為U，電阻兩端電壓：U_X=3U，
金屬絲電阻：R_X=$\frac{{U}_{X}}{I}$=$\frac{3U}{I}$=ρ$\frac{L}{S}$=ρ$\frac{L}{π（\fracvlvptvn{2}）^{2}}$，電阻率：ρ=$\frac{3πUz3ldhl5^{2}}{4IL}$；
故答案為：（1）1.195；（2）B；（3）如圖所示；（4）$\frac{3πUztzdhvb^{2}}{4IL}$．

點評 本題考查了螺旋測微器讀數(shù)、實驗器材的選擇、設(shè)計實驗電路圖、求電阻率等問題；螺旋測微器固定刻度與可動刻度示數(shù)之和是螺旋測微器所示，螺旋測微器需要估讀；根據(jù)題意確定電表與滑動變阻器的接法是設(shè)計電路圖的關(guān)鍵．