Question

20．在“測(cè)定金屬的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中：
①用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑，其示數(shù)如圖1所示，則該金屬絲直徑的測(cè)量值d=0.384mm；
②按圖2所示的電路圖測(cè)量金屬絲的電阻R_x（阻值約為15Ω）．實(shí)驗(yàn)中除開關(guān)、若干導(dǎo)線之外還提供下列器材：
電壓表V（量程0～3V，內(nèi)阻約3kΩ）；
電流表A₁（量程0～200mA，內(nèi)阻約3Ω）；
電流表A₂（量程0～0.6A，內(nèi)阻約0.1Ω）；
滑動(dòng)變阻器R₁（0～50Ω）；
滑動(dòng)變阻器R₂（0～200Ω）；
電源E（電動(dòng)勢(shì)為3.0V，內(nèi)阻不計(jì)）．
為了調(diào)節(jié)方便，測(cè)量準(zhǔn)確，實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)選A₁，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選R₁．（選填器材的名稱符號(hào)）
③請(qǐng)根據(jù)圖2所示電路圖，用連線代替導(dǎo)線將圖3中的實(shí)驗(yàn)器材連接起來(lái)，并使滑動(dòng)變阻器的滑片P置于b端時(shí)接通電路后的電流最�。�
④若通過(guò)測(cè)量可知，金屬絲的長(zhǎng)度為l，直徑為d，通過(guò)金屬絲的電流為I，金屬絲兩端的電壓為U，由此可計(jì)算得出金屬絲的電阻率ρ=$\frac{πUoedai9q^{2}}{4Il}$．（用題目所給字母和通用數(shù)學(xué)符號(hào)表示）

Answer 1

分析 ①螺旋測(cè)微器的讀數(shù)方法為：先讀固定部分，再讀轉(zhuǎn)動(dòng)部分，最后結(jié)果等于固定部分加上轉(zhuǎn)動(dòng)部分與0.01的乘積；
②根據(jù)電路結(jié)構(gòu)分析電路中的最大電流，則可以選擇電流表；本實(shí)驗(yàn)中兩滑動(dòng)變阻器阻值均大于待測(cè)電阻，故可以采用限流接法；根據(jù)方便調(diào)節(jié)的性質(zhì)選擇變阻器；
③根據(jù)原理圖及實(shí)驗(yàn)要求得出對(duì)應(yīng)的實(shí)物圖；
④根據(jù)歐姆定律可求得電阻，再根據(jù)電阻定律可求得電阻率；根據(jù)閉合電路歐姆定律可得出對(duì)應(yīng)的電壓與電阻的關(guān)系，則由排除法可以得出對(duì)應(yīng)的圖象．

解答 解：①螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為d=0+38.4×0.01mm=0.384mm；
②由于通過(guò)待測(cè)電阻的最大電流為I_max=$\frac{U}{{R}_{x}}$=$\frac{3}{15}$A=0.2A=200mA，所以電流表應(yīng)選擇A₁；
根據(jù)閉合電路歐姆定律可求出電路中需要的最大電阻應(yīng)為R_max=$\frac{E}{\frac{{I}_{A}}{3}}$=$\frac{3}{\frac{1}{3}×0.2}$Ω=45Ω，
則變阻器需要的最大電阻為45-15=30Ω，所以為調(diào)節(jié)方便，變阻器應(yīng)選擇R₁；
③實(shí)物連線圖如圖所示：

④根據(jù)歐姆定律應(yīng)有R=$\frac{U}{I}$，R=$\frac{ρl}{\frac{πr2ypwp7^{2}}{4}}$，聯(lián)立可得ρ=$\frac{πUy2kduf3^{2}}{4Il}$；
故答案為：①0.384；②A₁；R₁；③如上圖所示；④$\frac{πUjx7owpa^{2}}{4Il}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查測(cè)量導(dǎo)體電阻率的實(shí)驗(yàn)，要注意正確分析題目中給出的物理量，從面確定出可用的儀表； 題中同時(shí)注意應(yīng)用電學(xué)中的基本規(guī)律分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并能靈活分析圖象；本題中由于無(wú)法直接用公式確定圖象，則可以通過(guò)排除法進(jìn)行分析確定．