Question

4．在“測定金屬的電阻率”的實驗中，用螺旋測微器測量金屬絲直徑時的刻度位置如圖1所示，用米尺測量金屬絲的長度l=0.810m．金屬絲的電阻大約為4Ω，先用伏安法測出金屬絲的電阻，然后根據電阻定律計算出該金屬材料的電阻率．

（1）從圖中讀出金屬絲的直徑為0.520mm．
（2）在用伏安法測定金屬絲的電阻時，除被測電阻絲外，還有如下供選擇的實驗器材：
A．直流電源：電動勢約4.5V，內阻很小；
B．電流表A₁：量程0～0.6A，內阻0.125Ω；
C．電流表A₂：量程0～3.0A，內阻0.025Ω；
D．電壓表V：量程0～3V，內阻3kΩ；
E．滑動變阻器R₁：最大阻值10Ω；
F．滑動變阻器R₂：最大阻值50Ω；   G．開關、導線等．
在上述可供選擇的器材中，應該選用哪些儀器A、B、D、F、G（填入儀器前相應字母）．
（3）根據所選的器材，在如圖2示的方框中畫出實驗電路圖．
（4）若根據伏安法測出電阻絲的電阻為R_x=4.1Ω，則這種金屬材料的電阻率為1.0×10^-6Ω•m．（保留二位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）螺旋測微器讀數(shù)=固定刻度讀數(shù)+半刻度讀數(shù)+可動刻度讀數(shù)；
（2）根據電路最大電流選擇電流表，根據電源電動勢、待測電阻阻值與所選電流表選擇滑動變阻器．
（3）根據實驗器材確定滑動變阻器接法，根據待測電阻阻值與電表內阻關系確定電流表接法，作出電路圖．
（4）根據電阻定律求出金屬絲的電阻率．

解答 解：（1）由圖示螺旋測微器可知，固定刻度讀數(shù)：0.5mm；可動刻度讀數(shù)0.01mm×2.0=0.020mm；故螺旋測微器讀數(shù)為：0.520mm；
（2）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，內阻0.125Ω，為保證電路安全，滑動變阻器應選F．滑動變阻器R₂：最大阻值50Ω，除此之外，實驗還需要：電源、電壓表、開關與導線，因此需要的實驗器材有：A、B、D、F、G；
（3）為保證電路安全，滑動變阻器采用限流接法，由題意知，電流表采用外接法，實驗電路圖如圖所示：

（4）由電阻定律得：R=ρ$\frac{L}{S}$=ρ$\frac{L}{π（\fracnl1h9bv{2}）^{2}}$，電阻率ρ=$\frac{πzndpfxr^{2}U}{4L}$=$\frac{3.14×（0.520×1{0}^{-3}）^{2}×4.1}{4×0.810}$≈1.0×10^-6Ω•m．
故答案為：（1）0.520；（2）A、B、D、F、G；（3）電路圖如圖所示；（4）1.0×10^-6．

點評 本題關鍵：（1）用伏安法測電阻時安培表內、外接法的選擇原則是“大內小外”，即對于大電阻采用安培表內接法，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，滑動變阻器采用分壓式接法．