Question

10．在“測(cè)定金屬的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲直徑時(shí)的刻度位置如圖所示，用米尺測(cè)量金屬絲的長(zhǎng)度L=0.91m．金屬絲的電阻大約為10Ω，先用伏安法測(cè)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0.520mm．
（2）在用伏安法測(cè)定金屬絲的電阻時(shí)，除被測(cè)的電阻絲外，還有如下供選擇的實(shí)驗(yàn)器材：
A．直流電源：電動(dòng)勢(shì)約6V，內(nèi)阻3Ω；
B．電流表A₁：量程0～0.6A，內(nèi)阻2Ω；
C．電流表A₂：量程0～2mA，內(nèi)阻100Ω；
D．電壓表V：量程0～15V，內(nèi)阻500Ω；
E．變阻箱值電阻R₀，最大值2900Ω；
F．滑動(dòng)變阻器R₁：最大阻值15Ω；
G．滑動(dòng)變阻器R₂：最大阻值100Ω；
H．開(kāi)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B（填寫(xiě)序號(hào)），應(yīng)該選用的其它器材是ACEFH（填寫(xiě)序號(hào)）．
（3）根據(jù)所選的器材，在圖2中畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖．
（4）若根據(jù)伏安法測(cè)出電阻絲的電阻為R_x=10Ω，則這種金屬材料的電阻率為2.3×10^-6Ω•m（保留二位有效數(shù)字）
（5）測(cè)量過(guò)程中嚴(yán)格按照操作程序進(jìn)行，但R_x的測(cè)量值比真實(shí)值略微偏小，具體原因是電壓表分流．

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)微器示數(shù)．
（2）根據(jù)電路最大電流選擇電流表，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理與所給實(shí)驗(yàn)器材確定需要選擇的實(shí)驗(yàn)器材．
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)器材確定滑動(dòng)變阻器與電表的接法，然后作出電路圖．
（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用電阻定律求出電阻率．
（5）根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路應(yīng)用歐姆定律分析實(shí)驗(yàn)誤差．

解答 解：（1）由圖示螺旋測(cè)微器可知，其示數(shù)為：0.5mm+2.0×0.01mm=0.520mm．
（2）通過(guò)待測(cè)電阻的最大電流約為：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{6}{10}$=0.6A，電流表應(yīng)選擇B；
實(shí)驗(yàn)需要電源A、H、開(kāi)關(guān)與導(dǎo)線，實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量電壓與電流，電源電動(dòng)勢(shì)為6V，電壓表量程為15V，電壓表量程太大，不能用電壓表測(cè)電壓，可以用電流表C與定值電阻E串聯(lián)改裝成電壓表測(cè)電壓，為測(cè)多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)方便實(shí)驗(yàn)操作應(yīng)選滑動(dòng)變阻器F，故還需要的實(shí)驗(yàn)器材有：ACEFH；
（3）為測(cè)多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，滑動(dòng)變阻器可以采用分壓接法，由于兩電流表內(nèi)阻已知，電流表可以采用外接法，實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示：

（4）電阻絲的電阻為：R_x=ρ$\frac{L}{S}$=ρ$\frac{L}{π（\frachdxl5fn{2}）^{2}}$，
電阻率為：ρ=$\frac{π{R}_{X}v5dzttz^{2}}{4L}$=$\frac{3.14×10×（0.520×1{0}^{-3}）^{2}}{4×0.91}$≈2.3×10^-6Ω•m；
（5）由于電流表采用外接法，由于電壓表的分流作用，所測(cè)電流I偏大，由R_x=$\frac{U}{I}$可知，所測(cè)電阻阻值偏��；
故答案為：（1）0.520mm；（2）B；ACEFH；（3）電路圖如圖所示；（4）2.3×10^-6；（5）電壓表分流．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了螺旋測(cè)微器讀數(shù)、實(shí)驗(yàn)器材的選擇、設(shè)計(jì)電路圖、求電阻率、實(shí)驗(yàn)誤差分析；要掌握螺旋測(cè)微器的讀數(shù)方法，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)，螺旋測(cè)微器需要估讀．