Question

17．在“測(cè)定金屬絲的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，待測(cè)電阻絲阻值約為4Ω．

（1）用螺旋測(cè)微器測(cè)量電阻絲的直徑d．其中一次測(cè)量結(jié)果如圖1所示，圖中讀數(shù)為d=0.855 mm．
（2）為了測(cè)量電阻絲的電阻R，除了導(dǎo)線(xiàn)和開(kāi)關(guān)外，還有以下一些器材可供選擇：
電壓表V，量程3V，內(nèi)阻約3kΩ
電流表A₁，量程0.6A，內(nèi)阻約0.2Ω
電流表A₂，量程100μA，內(nèi)阻約2000Ω
滑動(dòng)變阻器R₁，0～1750Ω，額定電流0.3A
滑動(dòng)變阻器R₂，0～50Ω，額定電流1A
電源E₁（電動(dòng)勢(shì)為1.5V，內(nèi)阻約為0.5Ω）
電源E₂（電動(dòng)勢(shì)為3V，內(nèi)阻約為1.2Ω）
為了調(diào)節(jié)方便，測(cè)量準(zhǔn)確，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用電流表A₁，滑動(dòng)變阻器R₂，電源E₂．（填器材的符號(hào)）
（3）請(qǐng)?jiān)趫D2方框中畫(huà)出測(cè)量電阻絲的電阻應(yīng)采用的電路圖，并在圖中標(biāo)明所選器材的符號(hào)．
（4）請(qǐng)根據(jù)電路圖，在圖3所給的實(shí)物圖中畫(huà)出連線(xiàn)．
（5）采用圖中所示的電路測(cè)量金屬絲的電阻．電阻的測(cè)量值比真實(shí)值偏�。ㄌ睢捌�大”或“偏小”）．用直接測(cè)量量（電阻絲的直徑d，金屬導(dǎo)線(xiàn)的有效長(zhǎng)度l，電壓表的示數(shù)U，電流表的示數(shù)I）表示計(jì)算材料電阻率的公式是ρ=$\frac{πUzzc0axr^{2}}{4IL}$．

Answer 1

分析 （1）螺旋測(cè)微器固定刻度與可動(dòng)刻度示數(shù)之和是螺旋測(cè)微器的示數(shù)．
（2）根據(jù)電壓表量程選擇電源，根據(jù)電路最大電流選擇電流表，在保證電路安全的前提下，應(yīng)選最大阻值較小的滑動(dòng)變阻器．
（3）確定滑動(dòng)變阻器與電流表的接法，然后作出電路圖．
（4）根據(jù)電路圖作出實(shí)物電路圖．
（5）根據(jù)電阻定律求出電阻率的表達(dá)式．

解答 解：（1）由圖示螺旋測(cè)微器可知，固定刻度示數(shù)為0.5mm，可動(dòng)刻度示數(shù)為35.5×0.01mm=0.355mm，螺旋測(cè)微器示數(shù)為0.5mm+0.355mm=0.855mm．
（2）電壓表量程是3V，電源應(yīng)選E₂（電動(dòng)勢(shì)為3V，內(nèi)阻約為1.2Ω），電路最大電流約為I=$\frac{E}{R+r}=\frac{3}{4+1.2}$≈0.58A，電流表應(yīng)選A₁，量程0.6A，內(nèi)阻約0.2Ω，為方便實(shí)驗(yàn)操作，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選R₂，0～50Ω，額定電流1A．
（3）滑動(dòng)變阻器最大阻值遠(yuǎn)大于待測(cè)電阻阻值，滑動(dòng)變阻器可以采用限流接法，$\frac{R}{{R}_{A}}=\frac{4}{0.2}$=20，$\frac{{R}_{V}}{R}=\frac{3000}{4}$=750，$\frac{R}{{R}_{A}}＜\frac{{R}_{V}}{R}$，電流表應(yīng)采用外接法，實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示．
（4）根據(jù)電路圖連接實(shí)物電路圖，如圖所示．
（5）由歐姆定律得，電阻阻值R=$\frac{U}{I}$，由于電壓表的分流作用使電流偏大，則電阻偏小，
由電阻定律得：R=ρ$\frac{L}{S}$=ρ$\frac{l}{\frac{1}{4}πzf6l8zt^{2}}$，解得：ρ=$\frac{πUm479ctx^{2}}{4IL}$．
故答案為：（1）0.855；（2）A₁、R₂、E₂；（3）如圖所示；（4）如圖所示；（5）偏�。�$\frac{πUbljzdqk^{2}}{4IL}$

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)器材的選擇、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路、螺旋測(cè)微器讀數(shù)，要掌握常用器材的使用及讀數(shù)方法，讀數(shù)時(shí)視線(xiàn)要與刻度線(xiàn)垂直，根據(jù)題意確定滑動(dòng)變阻器與電流表的接法是正確設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路的關(guān)鍵．