Question

19．利用螺旋測微器、米尺和如圖所示的器材（其中電流表的內(nèi)阻為1Ω，電壓表的內(nèi)阻為5kΩ）測量一根粗細(xì)均勻的阻值約為5Ω的金屬絲的電阻率．

（1）用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖1中的器材連接成實(shí)物電路，要求盡量避免交叉，電流表、電壓表應(yīng)該選擇合適的量程（已知電源的電動(dòng)勢為6V，滑動(dòng)變阻器的阻值為0～20Ω）．
（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)，用螺旋測微器測量金屬絲的直徑和用米尺測量金屬絲的長度示數(shù)如圖2、圖3所示，電流表、電壓表的讀數(shù)如圖4、圖5所示．由圖可以讀出金屬絲兩端的電壓U=2.20V，流過金屬絲的電流強(qiáng)度I=0.440A，金屬絲的長度L=30.50cm，金屬絲的直徑d=1.850×10^-3m．
（3）該金屬絲的電阻率是4.4×10^-5Ω•m．（保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 本題（1）的關(guān)鍵是應(yīng)根據(jù)電源電動(dòng)勢大小選擇電壓表量程；根據(jù)I=$\frac{U}{{R}_{x}}$ 求出通過電流表的最大電流來選擇電流表量程；根據(jù)電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于待測電阻可知電流表應(yīng)選外接法；根據(jù)待測電阻小于變阻器全電阻可知變阻器可以用限流式接法．
（2）題的關(guān)鍵是明確各種儀器的讀數(shù)原理和估讀要求，對刻度尺、電流表及電壓表：
若最小分度出現(xiàn)“1”則可以估讀到最小刻度的$\frac{1}{10}$；若最小分度出現(xiàn)“2”則應(yīng)估讀到最小分度的$\frac{1}{2}$；若最小分度出現(xiàn)“5”則應(yīng)估讀到最小分度的$\frac{1}{5}$，對螺旋測微器讀數(shù)時(shí)注意半毫米刻度線，以及估讀到0.01mm即可；
（3）根據(jù)電阻定律，即可求解．

解答 解：（1）由于金屬絲的電阻比電壓表的內(nèi)阻小得多，因此采用電流表外接法；由于金屬絲的電阻比滑動(dòng)變阻器的總電阻要小，因此采用限流式接法，為了保證滑動(dòng)變阻器起限流作用，滑動(dòng)變阻器應(yīng)該連接“B、C”或“A、D”幾個(gè)接線柱；由題圖可以看出電流表應(yīng)該連接“-”接線柱和“0.6”接線柱，具體連線如圖所示．

（2）由圖可以看出：電壓表的量程是3 V，所以讀數(shù)是2.20 V；電流表的量程是0.6 A，所以讀數(shù)是0.440 A；
由于螺旋測微器的半毫米刻度線已經(jīng)露出，因此讀數(shù)是1.850×10^-3 m；
米尺的讀數(shù)是40.50 cm-10.00 cm=30.50 cm．
（3）由電阻定律得
ρ=$\frac{RS}{l}$=$\frac{Uπd2}{4Il}$=$\frac{2.20×3.14×?1.850×10-3?2}{4×0.440×30.50×10-2}$Ω•m=4.4×10^-5Ω•m．
故答案為：（1）如上圖所示；�。�2）2.20 V，0.440 A，30.50 cm，1.850×10^-3 m；（3）4.4×10^-5Ω•m．

點(diǎn)評(píng) （1）應(yīng)掌握電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，要通過估算來選擇儀器，注意伏安法時(shí)電流表內(nèi)外接法的選擇方法，以及滑動(dòng)變阻器采用分壓和限流接法的要求．
（2）應(yīng)掌握電壓表與電流表讀數(shù)方法以及“十分之一”、“五分之一”、“二分之一”估讀的含義，并掌握螺旋測微器的使用及讀數(shù)．