Question

14．在“測定金屬的電阻率”的實驗中，用螺旋測微器測量金屬絲的直徑d如圖所示，用米尺測出金屬絲的長度為L，金屬絲的電阻大約為5Ω，先用伏安法測出金屬絲的電阻R，然后根據(jù)導(dǎo)體的電阻計算出金屬材料的電阻率．

（1）從圖1中讀出金屬絲的直徑為0.512mm．
（2）用R、L、d表示金屬絲的電阻率ρ=$\frac{{πd}_{\;}^{2}R}{4L}$．
（3）為做此實驗取來兩節(jié)新的干電池（每節(jié)1.5V）、電鍵和導(dǎo)線若干及下列器材：
A．電壓表0～3V，內(nèi)阻10KΩ
B．電壓表0～15V，內(nèi)阻50KΩ
C．電流表0～0.6A，內(nèi)阻0.05Ω
D．電流表0～3A，內(nèi)阻0.01Ω
E．滑動變阻器，0～10Ω
F．滑動變阻器，0～100Ω
①為了較準確測定其阻值，并在實驗中獲得較大的電壓調(diào)節(jié)范圍，電壓表應(yīng)選A，電流表應(yīng)選C，滑動變阻器應(yīng)選E．（填器材的序號）
②按照以上要求，應(yīng)從圖3中的A、B、C、D四個電路中選擇C電路來測量金屬絲電阻（填英文字母）；并將所給的實物連成實驗電路（圖2）．

Answer 1

分析 本題（1）讀數(shù)時注意半毫米刻度線是否露出；題（2）根據(jù)電阻定律解出電阻率即可；題（3）①根據(jù)電源電動勢大小來選擇電壓表的量程，通過求出流過待測電阻的最大電流來選擇電流表的量程，根據(jù)實驗要求獲得較大的電壓調(diào)節(jié)范圍可知，變阻器應(yīng)采用分壓式接法，應(yīng)選擇阻值小的變阻器E以方便調(diào)節(jié)；②由于電流表的內(nèi)阻為確定值，電流表采用內(nèi)接法時能精確求出待測電阻的阻值，所以電流表應(yīng)用內(nèi)接法．

解答 解：（1）螺旋測微器的讀數(shù)為d=0.5mm+1.2×0.01mm=0.512mm；
（2）由R=$\frac{ρL}{s}$，其中s=$\frac{1}{4}{πd}_{\;}^{2}$可得ρ=$\frac{{πd}_{\;}^{2}R}{4L}$；
（3）①由于兩節(jié)電池的電動勢為3V，所以電壓表應(yīng)選擇A；
根據(jù)歐姆定律可知通過待測電阻的最大電流為${I}_{max}^{\;}$=$\frac{U}{{R}_{x}^{\;}}=\frac{3}{6}A=0.5A$，所以電流表應(yīng)選擇C；
由于實驗要求獲得較大的電壓調(diào)節(jié)范圍，所以變阻器應(yīng)采用分壓式接法，應(yīng)選擇阻值小的變阻器E以方便調(diào)節(jié)；
②由于電流表的內(nèi)阻為確定值，電流表采用內(nèi)接法時不存在系統(tǒng)誤差，所以電流表應(yīng)采用內(nèi)接法，又變阻器應(yīng)采用分壓式接法，所以電路圖應(yīng)是C電路；
實物連線圖如圖所示：

故答案為：（1）0.512；（2）$\frac{{πd}_{\;}^{2}R}{4L}$；（3）①A，C，E；②C，如圖

點評 應(yīng)明確：①根據(jù)電源電動勢的大小來選擇電壓表的量程，根據(jù)通過待測電阻的最大電流來選擇電流表的量程；②當(dāng)實驗要求電壓會電流從零調(diào)或變阻器的全電阻遠小于待測電阻阻值時，變阻器應(yīng)采用分壓式接法，應(yīng)選擇阻值小的變阻器以方便調(diào)節(jié)；③當(dāng)電流表的內(nèi)阻為確定值時，電流表應(yīng)采用內(nèi)接法，否則應(yīng)根據(jù)比較$\frac{{R}_{V}^{\;}}{{R}_{x}^{\;}}$與$\frac{{R}_{x}^{\;}}{{R}_{A}^{\;}}$的大小來選擇內(nèi)外接法．