Question

在“測定金屬絲的電阻率”的實驗中，若用歐姆表粗測得知電阻絲R_x的阻值約為5Ω，為較精確的測量金屬絲的電阻，并要求金屬絲發(fā)熱功率P＜1.28W，需要另行設(shè)計電路進(jìn)行測量，實驗室備有的部分儀器有：
A．電動勢6V的電池組E
B．兩檔電流表A（量程：0～0.60A，內(nèi)阻約0.13Ω；量程：0～3.0A，內(nèi)阻約0.025Ω）
C．兩檔電壓表V（量程：0～3.0V，內(nèi)阻約3kΩ；量程：0～15V，內(nèi)阻約15kΩ）
D．滑動變阻器R₁（0～100Ω，最大允許電流lA）
E．滑動變阻器R₂（0～20Ω，最大允許電流lA）
①上述器材中應(yīng)選用的是：滑動變阻器應(yīng)選用

 

．
②在虛線框內(nèi)畫出實驗電路圖．
③實驗時，電流表、電壓表指針位置如圖甲所示；螺旋測微器測金屬絲的直徑、米尺測金屬絲的長度如圖乙所示，由圖可知各物理量的測量值為：伏特表的讀數(shù)為

 

V，安培表讀數(shù)為

 

A，

 

金屬絲直徑的測量值d=

 

mm；金屬絲長度的測量值L=

 

cm．根據(jù)上述數(shù)據(jù)，可以計算出所測金屬絲的電阻率ρ=

 

Ω_˙m（計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析：（1）為方便實驗操作，滑動變阻器應(yīng)選最大阻值較小的．
（2）根據(jù)待測電阻絲阻值與滑動變阻器阻值、電表內(nèi)阻關(guān)系確定滑動變阻器與電流表的接法，然后作出電路圖．
（3）螺旋測微器固定刻度與可動刻度示數(shù)之和是螺旋測微器示數(shù)；由圖示刻度尺確定其分度值，金屬絲兩端點所對應(yīng)刻度尺的示數(shù)之差是金屬絲的長度；由圖示電表確定其分度值，讀出其示數(shù)，由歐姆定律求出金屬絲電阻，最后由電阻定律求出金屬絲的電阻率．

解答：解：（1）金屬絲電阻約為4Ω，金屬絲允許的最大電流約為I=

P R

=

1.25 4

≈0.6A，電源電動勢為6V，為減小測量誤差，電壓表應(yīng)選0～3V量程，電流表的量程選擇0～0.60A，則電路中最小小電阻約為R=

U

I

=

6

0.6

Ω=10Ω，則兩滑動變阻器都能保證安全，為方便實驗操作，滑動變阻器應(yīng)選R₂．
（2）由（1）可知，滑動變阻器阻值約為待測金屬絲電阻的2.5倍，滑動變阻器采用限流接法可以測出多組實驗數(shù)據(jù)，滑動變阻器可以采用限流接法，

RV

R

＞

R

RA

，則電流表應(yīng)采用外接法，電路圖如圖所示．
（3）伏特表的讀數(shù)為2.50V，安培表的讀數(shù)為0.50A；
由圖示螺旋測微器可知，固定刻度示數(shù)為0，可動刻度示數(shù)為38.0×0.01mm=0.380mm；由圖示刻度尺可知，其分度值為1mm，金屬絲長度L=41.00cm-10.00cm=31.00cm根據(jù)電阻定律得：
R=ρ

L

s

=ρ

L

π( d 2 )2

，則電阻率為：
ρ=

πRd2

4L

=

3.14×5×(0.380×10-3)2

4×0.3100

≈1.8×10-6Ω．m．
故答案為：①R₂
②如圖所示，
③2.50，0.500，0.380～0.382，31.00，1.8×10^-6．

點評：解決本題的關(guān)鍵掌握電表的讀數(shù)方法以及螺旋測微器和刻度尺的讀數(shù)方法，知道電流表內(nèi)外接的區(qū)別和滑動變阻器分壓限流式接法的區(qū)別，并能熟練運用．