2.利用如圖甲所示的電路測(cè)量某種電阻絲材料的電阻率,所用電阻絲的電阻約為20Ω.帶有刻度尺的木板上有a和b兩個(gè)接線柱,把電阻絲拉直后固定在接線柱a和b上.在電阻絲上夾上一個(gè)帶有接線柱c的小金屬夾,沿電阻絲移動(dòng)金屬夾,可改變其與電阻絲接觸點(diǎn)P的位置,從而改變接入電路中電阻絲的長度.可供選擇的器材還有:
電池組E(電動(dòng)勢(shì)為3.0V,內(nèi)阻約為1Ω);
電流表A1(量程0~100mA,內(nèi)阻約為5Ω);
電流表A2(量程0~0.6A,內(nèi)阻約為0.2Ω);
電阻箱R(0~999.9Ω);
開關(guān)、導(dǎo)線若干.
實(shí)驗(yàn)操作步驟如下:
A.用螺旋測(cè)微器在電阻絲上三個(gè)不同的位置分別測(cè)量電阻絲的直徑.
B.將選用的實(shí)驗(yàn)器材,按照?qǐng)D甲連接實(shí)驗(yàn)電路.
C.調(diào)節(jié)電阻箱使其接入電路中的電阻值較大.
D.將金屬夾夾在電阻絲上某位置,閉合開關(guān),調(diào)整電阻箱的阻值,使電流表滿偏,然后斷開開關(guān).記錄電阻箱的電阻值R和接入電路的電阻絲長度L.
E.改變金屬夾與電阻絲接觸點(diǎn)的位置,閉合開關(guān),調(diào)整電阻箱的阻值,使電流表再次滿偏.重復(fù)多次,記錄每一次電阻箱的電阻值R和接入電路的電阻絲長度L.
F.?dāng)嚅_開關(guān),整理好器材.

(1)某次測(cè)量電阻絲直徑d時(shí),螺旋測(cè)微器示數(shù)如圖乙所示,d=0.730mm;
(2)實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)選擇A1(選填“A1”或“A2”);
(3)用記錄的多組電阻箱的阻值R和對(duì)應(yīng)的接入電路中電阻絲長度L的數(shù)據(jù),繪出了如圖丙所示的R-L關(guān)系圖線,圖線在R軸的截距為R0,在L軸的截距為L0,再結(jié)合測(cè)出的電阻絲直徑d,寫出電阻絲的電阻率表達(dá)式ρ=$\frac{πv57nllr^{2}{R}_{0}}{4{L}_{0}}$(用給定的物理量符號(hào)和已知常數(shù)表示).
(4)本實(shí)驗(yàn)中,電流表的內(nèi)阻對(duì)電阻率的測(cè)量結(jié)果無(選填“有”或“無”)影響.

分析 (1)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).
(2)根據(jù)電路最大電流選擇電流表.
(3)由實(shí)驗(yàn)步驟可知,電源電動(dòng)勢(shì)不變,電路電流始終等于電流表的滿偏電流,電路電流不變,由此可知,電路總電阻不變,由圖象及串聯(lián)電路特點(diǎn)可以求出電路總電阻,由電阻定律及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以求出電阻率的表達(dá)式.
(4)應(yīng)用圖象法求電阻率,電流表內(nèi)阻對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒有影響.

解答 解:(1)由圖示螺旋測(cè)微器可知,固定刻度是0.5mm,可動(dòng)刻度是23.0×0.01mm=0.230mm,金屬絲直徑d=0.5mm+0.230mm=0.730mm.
(2)電路最大電流約為I=$\frac{E}{R+r}$=$\frac{3V}{1Ω+20Ω}$≈0.14A,不到0.6A的四分之一,如果使用電流表A2實(shí)驗(yàn)較大,因此電流表應(yīng)選A1
(3)由實(shí)驗(yàn)步驟可知,外電路電阻不變,由串聯(lián)電路特點(diǎn)可知,外電路總電阻R=R+R電阻絲=R+ρ$\frac{L}{S}$=R+ρ$\frac{L}{π(\fracltpfdvj{2})^{2}}$=R+ρ$\frac{4L}{πrp19dnp^{2}}$,
由圖象可知,當(dāng)電阻絲接入電路的長度為零是,電路總電阻R=R0
則R+ρ$\frac{4L}{πfvbnvh1^{2}}$=R0,R=R0-ρ$\frac{4L}{πprzh13t^{2}}$,圖象斜率k=$\frac{{R}_{0}}{{L}_{0}}$=$\frac{4ρ}{πzrdrt3f^{2}}$,則電阻率ρ=$\frac{πprj9xfv^{2}{R}_{0}}{4{L}_{0}}$;
(4)應(yīng)用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),電流表內(nèi)阻對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒有影響.
故答案為:(1)0.730;(2)A1;(3)$\frac{πzttprhr^{2}{R}_{0}}{4{L}_{0}}$;(4)無.

點(diǎn)評(píng) 本題考查了螺旋測(cè)微器讀數(shù)、實(shí)驗(yàn)器材的選擇、求電阻率表達(dá)式、實(shí)驗(yàn)誤差分析;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)微器示數(shù),螺旋測(cè)微器需要估讀.

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