Question

3．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)的刻度位置如圖所示，用米尺測量金屬絲的長度l=1.010m．金屬絲的電阻大約為4Ω．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0.520（0.518～0.522）mm；
（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3V，內(nèi)阻很��；
電流表A₁：量程0～0.6A，內(nèi)阻約為0.125Ω；
電流表A₂：量程0～3.0A，內(nèi)阻約為0.025Ω；
電壓表V：量程0～3V，內(nèi)阻約為3kΩ；
滑動(dòng)變阻器R₁：最大阻值10Ω；
滑動(dòng)變阻器R₂：最大阻值50Ω；
開關(guān)、導(dǎo)線等．在可供選擇的器材中，應(yīng)該選用的電流表是A₁，應(yīng)該選用的滑動(dòng)變阻器是R₁；
（3）為減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)選用如圖2中乙（選填“甲”或“乙”）為該實(shí)驗(yàn)的電路原理圖；
（4）若根據(jù)伏安法測出電阻絲的電阻為R_x=4.2Ω，則這種金屬材料的電阻率為8.8×10^-7Ω•m．（保留二位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）螺旋測微器固定刻度與可動(dòng)刻度示數(shù)之和是螺旋測微器示數(shù)．
（2）根據(jù)電路最大電流選擇電流表，為方便實(shí)驗(yàn)操作應(yīng)選擇最大阻值較小的滑動(dòng)變阻器．
（3）根據(jù)題意確定滑動(dòng)變阻器與電流表接法，然后作出電路圖．
（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，應(yīng)用電阻定律求出金屬材料的電阻率．

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×2.0=0.020mm；故螺旋測微器讀數(shù)為：0.520mm（0.518mm～0.522mm）；
（2）3A的電流表的量程太大，為減小讀數(shù)誤差，選小量程電流表，故選電流表A₁：量程0～0.6A，內(nèi)阻0.125Ω；為保證電路安全和實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選E，即滑動(dòng)變阻器R₁；
（3）為保證電路安全，滑動(dòng)變阻器限流接法，由題意知，電流表采用外接法，實(shí)驗(yàn)電路圖如乙圖所示；
（4）由電阻定律得：R=ρ$\frac{L}{S}$=$\frac{ρL}{π（\fracm4xrid3{2}）^{2}}$
所以電阻率ρ=$\frac{3.14×（0.52×1{0}^{-3}）×4.2}{4×1.01}$Ω•m≈8.8×10^-7Ω•m．
故答案為：（1）0.520（0.518～0.522）；（2）A₁；R₁（3）乙；（4）8.8×10^-7．

點(diǎn)評 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”，即對于大電阻采用安培表內(nèi)接法，對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．