Question

5．在“測定金屬的電阻率”的實驗中，用螺旋測微器測量金屬絲直徑時的刻度位置如圖1所示；金屬絲的電阻大約為4Ω．先用伏安法測出金屬絲的電阻，然后根據(jù)電阻定律計算出該金屬材料的電阻率．
①從圖中讀出金屬絲的直徑d為0.520mm．
②在用伏安法測定金屬絲的電阻時，除被測的電阻絲外，還有如下供選擇的實驗器材：
直流電源：電動勢約4.5V，內阻很�。�      電流表A₁：量程0～0.6A，內阻等于1Ω；
電流表A₂：量程0～3.0A，內阻約0.025Ω；  電壓表V：量程0～3V，內阻約3kΩ；
滑動變阻器R₁：最大阻值10Ω；            滑動變阻器R₂：最大阻值50Ω；
開關、導線等．
在可供選擇的器材中，應該選用的電流表是A₁，應該選用的滑動變阻器是R₂．
③根據(jù)所選的器材，在圖2方框中畫出實驗電路圖．
④若按照以上電路圖測出電流值為I，電壓值為U，金屬絲長度為L，則用公式ρ=$\frac{π2oyiami^{2}U}{4IL}$算出的電阻率與真實值相比，偏�。ㄌ睢逼�大”“偏小””相等”）．

Answer 1

分析 ①螺旋測微器讀數(shù)時要先讀整數(shù)，再讀小數(shù)，注意半毫米刻度線，要估讀；
②根據(jù)電路電流不能太大，則滑動變阻器，應用限流式接法，再根據(jù)所測電阻，${R}_{x}^{2}＜{R}_{A}{R}_{V}$，即可判定電流表外接還是內接；
③根據(jù)以上分析，即可畫出電路圖，注意外接法與限流式；
④根據(jù)電阻定律，結合所測電阻的真實值，從而確定求解．

解答 解：①金屬絲的直徑為d=0.5mm+2.0×0.01mm=0.520mm．
②因伏安法測定金屬絲的電阻時的電流不能太大，否則由于隨著溫度升高電阻會增大而測不準，故應選電流表A₁，由閉合電路歐姆定律及電流表讀數(shù)要求應滿足：$\frac{1}{3}{I}_{A}$≤$\frac{E}{R+r}$≤$\frac{1}{3}{I}_{A}$，
11.25≤R_x≤22.5Ω，所以若滑動變阻器采用限流式接法，
變阻器阻值范圍是7.25Ω≤R_變≤18.25Ω，
可見應選用滑動變阻器R₂：最大阻值50Ω，
因${R}_{x}^{2}＜{R}_{A}{R}_{V}$，金屬絲電阻很小，故電流表可采用外接法．
③實驗電路圖如圖

④根據(jù)電阻定律R=$\frac{ρL}{S}$，
則有公式ρ=$\frac{π4ksgsai^{2}U}{4IL}$，因電流表的值偏大，則導致電阻率偏小，算出的電阻率比真實值偏小；
故答案為：①0.520；②A₁，R₂；③如上圖所示；④偏小．

點評 若滑動變阻器采用限流式時能限住電流，則應用限流式，因為限流式操作方便且節(jié)能，并掌握電流表外接還是內接的判定方法；注意電流表的量程選擇：電源的電動勢與電阻估計值，結合歐姆定律，求得電流較大，產(chǎn)生熱量較多，容易改變電阻率，因此不能采用此方法．