Question

20．在做“測(cè)定金屬絲的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，若待測(cè)金屬絲的電阻約為50Ω，要求測(cè)量結(jié)果盡量準(zhǔn)確，提供以下器材供選擇：
A．電池組（6V，內(nèi)阻約1Ω）
B．電流表（0～3A，內(nèi)阻0.12 5Ω）
C．電流表（0～150mA，內(nèi)阻約12.5Ω）
D．電壓表（0～6V，內(nèi)阻4kΩ）
E．電壓表（0～15V，內(nèi)阻15kΩ）
F．滑動(dòng)變阻器（0～20Ω，允許最大電流1A）
G．滑動(dòng)變阻器（0～2 000Ω，允許最大電流0.3A）
H．開關(guān)、導(dǎo)線若干

（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)從上述器材中選用ACDF（填寫儀器前字母代號(hào)）．
（2）測(cè)電阻時(shí)，電流表、電壓表、待測(cè)電阻R_x，在組成測(cè)量電路時(shí)，應(yīng)采用電流表外接法，測(cè)量值比真實(shí)值偏�。ㄟx填“大”或“小”）．
（3）若用螺旋測(cè)微器測(cè)得金屬絲的直徑d的讀數(shù)如圖1所示，則讀數(shù)為3.795mm．
（4）在圖2畫出實(shí)驗(yàn)原理圖：
（5）若用L表示金屬絲的長(zhǎng)度，d表示直徑，測(cè)得電阻為R，請(qǐng)用R、d、L寫出計(jì)算金屬絲電阻率的表達(dá)式 ρ=$\frac{πRrbystgj^{2}}{4L}$．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)伏安法測(cè)電阻的原理與實(shí)驗(yàn)器材選擇所需器材．
（2）根據(jù)待測(cè)電阻阻值與電表內(nèi)阻關(guān)系選擇電流表接法，根據(jù)電流表接法應(yīng)用歐姆定律分析實(shí)驗(yàn)誤差．
（3）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)．
（4）根據(jù)題意確定電流表與滑動(dòng)變阻器的解法，然后作出電路圖．
（5）應(yīng)用電阻定律可以求出電阻率的表達(dá)式．

解答 解：（1）電源電動(dòng)勢(shì)為6V，則電壓表選D，電路最大電流約為：I=$\frac{E}{{R}_{X}}$=$\frac{6}{50}$=0.12A=120mA，電流表選C，為方便實(shí)驗(yàn)操作滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇F，實(shí)驗(yàn)還需要電源、導(dǎo)線與開關(guān)，因此需要的實(shí)驗(yàn)器材是：ACDFH；
（2）由題意可知，電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于待測(cè)電阻阻值，電流表應(yīng)采用外接法；電流表采用外接法，由于電壓表的分流所測(cè)電流偏大，由歐姆定律可知，電阻測(cè)量值小于真實(shí)值．
（3）由圖示螺旋測(cè)微器可知，其示數(shù)為：2.5mm+29.5×0.01mm=2.795mm；
（4）由于電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于待測(cè)電阻阻值，電流表采用外接法，待測(cè)電阻阻值大于滑動(dòng)變阻器最大阻值，為測(cè)多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法，電路圖如圖所示：

（5）電阻阻值：R=ρ$\frac{L}{S}$=ρ$\frac{L}{π（\fract3eczwa{2}）^{2}}$，電阻率：ρ=$\frac{πRgqn2wtc^{2}}{4L}$；
故答案為：（1）ACDFH；（2）外；��；（3）2.795；（4）電路圖如圖所示；（5）$\frac{πRfuxgsat^{2}}{4L}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)器材的選擇、螺旋測(cè)微器讀數(shù)、電流表接法的選擇、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路圖等問題，要掌握實(shí)驗(yàn)器材的選擇原則，選擇實(shí)驗(yàn)器材時(shí)首先要考慮安全性原則，其次要考慮精確性原則，同時(shí)還要兼顧方便實(shí)驗(yàn)操作．