Question

18．（1）在“測定金屬的電阻率”的實驗中，由于金屬絲直徑很小，不能使用普通刻度尺，應使用螺旋測微器．螺旋測微器的精確度為0.01 mm，用螺旋測微器測量某金屬絲直徑時的刻度位置如圖1所示，從圖中讀出金屬絲的直徑為0.641mm．
（2）如果測出金屬絲接入電路的長度l、直徑d和金屬絲接入電路時的電流I和其兩端的電壓U，就可求出金屬絲的電阻率．用以上實驗中直接測出的物理量來表示電阻率，其表達式為ρ=$\frac{πU98abecp^{2}}{4Il}$．
（3）在此實驗中，金屬絲的電阻大約為4Ω，在用伏安法測定金屬絲的電阻時，除被測電阻絲外，選用了如下實驗器材：
A．直流電源：電動勢約4.5V，內阻不計；
B．電流表A：量程0～0.6A，內阻約0.125Ω；
C．電壓表V：量程0～3V，內阻約3kΩ；
D．滑動變阻器R：最大阻值10Ω；
E．開關、導線等．
在如圖2可供選擇的實驗電路中，應該選圖甲（填“甲”或“乙”），選擇的接法為外接法（填“內”或“外”），此接法測得的電阻值將小于（填“大于”、“小于”或“等于”）被測電阻的實際阻值．

（4）根據所選實驗電路圖，在圖3實物圖中完成其余的連線．在閉合開關S前，滑動變阻器的滑片應置在最左（填“最左”或“最右”）端．
（5）根據所選量程，某次實驗兩電表的示數如圖4，則讀數分別為0.70V和11.5A．

（6）若某次實驗測得接入電路金屬絲的長度為0.810m，算出金屬絲的橫截面積為0.81×10^-6m²，根據伏安法測出電阻絲的電阻為4.1Ω，則這種金屬材料的電阻率為4.1×10^-6Ω•m（保留二位有效數字）．

Answer 1

分析 （1）螺旋測微器的分度值為0.01mm，螺旋測微器估讀刻度與可動刻度示數之和是螺旋測微器示數．
（2）根據歐姆定律與電阻定律可以求出電阻率的表達式．
（3）根據待測電阻阻值與電表內阻的關系確定電流表接法，然后選擇實驗電路，根據電路應用歐姆定律分析實驗誤差．
（4）根據電路圖連接實物電路圖，為保護電路確定滑片的位置．
（5）根據電表量程確定其分度值，然后讀出其示數．
（6）應用電阻定律可以求出電阻率．

解答 解：（1）螺旋測微器的精度為0.01mm，由圖示螺旋測微器可知，其示數為：0.5mm+14.0×0.01mm=0.640mm．
（2）導體電阻：R=$\frac{U}{I}$，由電阻定律可知：R=ρ$\frac{l}{S}$=ρ$\frac{l}{π（\fracrboxkx3{2}）^{2}}$，電阻率：ρ=$\frac{πUdcaerp2^{2}}{4Il}$．
（3）由題意可知，電壓表內阻遠大于待測電阻阻值，應選擇圖甲所示電路；
電流表選擇外接法，由于電壓表的分流作用，所測電流偏大，由歐姆定律可知電阻測量值小于真實值．
（4）根據電路圖連接實物電路圖，實物電路圖如圖所示：
滑動變阻器采用限流接法，為保護電路滑片應置于滑片左端．
（5）由圖示電流表可知，其量程為3A，分度值為0.1A，電流表示數為0.70A；
由圖示電壓表可知，其量程為15V，分度值為0.5V，示數為11.5V．
（6）由電阻定律可知：R=ρ$\frac{L}{S}$，電阻率：ρ=$\frac{RS}{L}$=$\frac{4.1×0.81×1{0}^{-6}}{0.81}$=4.1×10^-6Ω•m．
故答案為：（1）0.01；0.640；（2）$\frac{πU2jnbzxq^{2}}{4Il}$；（3）甲；外；小于；（4）實物電路圖如圖所示；最左；（5）0.70；11.5；（6）4.1×10^-6Ω•m．

點評 本題考查了螺旋測微器讀數、實驗電路選擇、電表讀數、實驗注意事項等問題，是實驗的常考問題，一定要掌握；要掌握常用器材的使用及讀數方法；對電表讀數時要先確定其量程與分度值，然后讀出其示數，讀數時事項與刻度線垂直．