Question

9．在“測定某電阻絲的電阻率”實(shí)驗(yàn)中
（1）用螺旋測微器測量一種電阻值很大的電阻絲直徑，如圖1所示，則電阻絲的直徑是0.641 mm．

（2）用多用表的歐姆擋粗測電阻絲的阻值，已知此電阻絲的阻值約為20kΩ．
下面給出的操作步驟中，合理的實(shí)驗(yàn)步驟順序是c、a、b、d（填寫相應(yīng)的字母）
a．將兩表筆短接，調(diào)節(jié)歐姆檔調(diào)零旋鈕使指針對準(zhǔn)刻度盤上歐姆檔的零刻度，而后斷開
兩表筆
b．將兩表筆分別連接到被測電阻絲的兩端，讀出阻值后，斷開兩表筆
c．旋轉(zhuǎn)選擇開關(guān)，使其尖端對準(zhǔn)歐姆檔的“×1k”檔
d．旋轉(zhuǎn)選擇開關(guān)，使其尖端對準(zhǔn)交流500V檔，并拔出兩表筆
（3）若用電流表和電壓表精確測量此電阻絲的阻值，實(shí)驗(yàn)室提供下列可供選用的器材：
電壓表V（量3V，內(nèi)阻約50kΩ）
電流表A₁（量程200 μA，內(nèi)阻約200Ω）
電流表A₂（量程5mA，內(nèi)阻約20Ω）
電流表A₃（量程0.6A，內(nèi)阻約1Ω）
滑動變阻器R（最大值50Ω）
電源E（電動勢4.5V，內(nèi)阻約0.2Ω）
開關(guān)S導(dǎo)線
a．在所提供的電流表中應(yīng)選用A₁（填字母代號）．
b．在圖2虛線框中畫出測電阻的實(shí)驗(yàn)電路．
（4）根據(jù)測得的電阻絲的長度、直徑和阻值，即可求出該電阻絲的電阻率．
（5）采用上述實(shí)驗(yàn)電路測量，R_測大于 R_真 （填“大于”，“等于”或“小于”）；
造成上述誤差的主要原因是電流表分壓．

Answer 1

分析 （1）固定刻度與可動刻度讀數(shù)之和即為螺旋測微器的讀數(shù)．
（2）使用歐姆表測電阻時，應(yīng)選擇合適的擋位，然后進(jìn)行歐姆調(diào)零，再測電阻，歐姆表使用完畢后，要把選擇開關(guān)置于OFF擋或交流電源最高擋．
（3）根據(jù)電路電流選擇電流表，根據(jù)伏安法測電阻原理作出實(shí)驗(yàn)電路圖．
（4）根據(jù)歐姆定律和電阻定律結(jié)合求出電阻率表達(dá)式；
（5）根據(jù)電流表接法，結(jié)合產(chǎn)生誤差的根源，即可求解．

解答 解：（1）由圖1所示螺旋測微器可知，固定刻度示數(shù)為0.5mm，可動刻度示數(shù)為14.1×0.01mm=0.141mm，則電阻絲直徑d=0.5mm+0.141mm=0.641mm；因此為0.641～0.643mm．
（2）使用歐姆表測電阻時，應(yīng)選擇合適的擋位，然后進(jìn)行歐姆調(diào)零，再測電阻，歐姆表使用完畢后，要把選擇開關(guān)置于OFF擋或交流電源最高擋，則正確的實(shí)驗(yàn)步驟為：c、a、b、d；
（3）a、由歐姆定律知電路中最大電流約為 I_max=$\frac{E}{{R}_{x}}$=$\frac{3}{2×1{0}^{4}}$≈1.5×10^-4A=150μA，故電流表應(yīng)選A₁；
b、待測電阻阻值約為20kΩ，遠(yuǎn)大于滑動變阻器的最大阻值50Ω，所以滑動變阻器應(yīng)采用分壓接法．
電流表內(nèi)阻為200Ω，電壓表內(nèi)阻為50kΩ，可知待測電阻阻值遠(yuǎn)大于電流表內(nèi)阻，而與電壓表內(nèi)阻接近，為減小測量誤差，電流表應(yīng)采用內(nèi)接法，實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示：
．
（4）電阻絲電阻R_X=ρ$\frac{L}{S}$=ρ$\frac{L}{\frac{1}{4}πljdhiar^{2}}$，又R_X=$\frac{U}{I}$
則得電阻率ρ=$\frac{πxtgvrst^{2}U}{4IL}$；
（5）由上圖可知，電流表內(nèi)接法，因電流表分壓，導(dǎo)致電壓表示數(shù)偏大，那么測量值大于真實(shí)值；
故答案為：（1）0.641～0.643； （2）cabd；（3）A₁；如上圖所示；（4）$\frac{πdasricg^{2}U}{4IL}$；（5）大于，電流表的分壓．

點(diǎn)評 本實(shí)驗(yàn)題要求要熟練掌握螺旋測微器讀數(shù)的方法，能根據(jù)待測電阻與兩個電表內(nèi)阻的關(guān)系，選擇電流的內(nèi)、外接法，能根據(jù)變阻器的最大電阻與待測電阻的關(guān)系，選擇變阻器的分壓式與限流式接法．