Question

10．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所示，用米尺測量金屬絲的長度L=0.91m．金屬絲的電阻大約為10Ω，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1中讀出金屬絲的直徑為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：
A．直流電源：電動勢約6V，內(nèi)阻3Ω；
B．電流表A₁：量程0～0.6A，內(nèi)阻2Ω；
C．電流表A₂：量程0～2mA，內(nèi)阻100Ω；
D．電壓表V：量程0～15V，內(nèi)阻500Ω；
E．變阻箱值電阻R₀，最大值2900Ω；
F．滑動變阻器R₁：最大阻值15Ω；
G．滑動變阻器R₂：最大阻值100Ω；
H．開關(guān)、導線等．
在可供選擇的器材中，應該選用的電流表是B（填寫序號），應該選用的其它器材是ACEFH（填寫序號）．
（3）根據(jù)所選的器材，在圖2中畫出實驗電路圖．
（4）若根據(jù)伏安法測出電阻絲的電阻為R_x=10Ω，則這種金屬材料的電阻率為2.3×10^-6Ω•m（保留二位有效數(shù)字）
（5）測量過程中嚴格按照操作程序進行，但R_x的測量值比真實值略微偏小，具體原因是電壓表分流．

Answer 1

分析 （1）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)．
（2）根據(jù)電路最大電流選擇電流表，根據(jù)實驗原理與所給實驗器材確定需要選擇的實驗器材．
（3）根據(jù)實驗原理與實驗器材確定滑動變阻器與電表的接法，然后作出電路圖．
（4）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)應用電阻定律求出電阻率．
（5）根據(jù)實驗電路應用歐姆定律分析實驗誤差．

解答 解：（1）由圖示螺旋測微器可知，其示數(shù)為：0.5mm+2.0×0.01mm=0.520mm．
（2）通過待測電阻的最大電流約為：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{6}{10}$=0.6A，電流表應選擇B；
實驗需要電源A、H、開關(guān)與導線，實驗需要測量電壓與電流，電源電動勢為6V，電壓表量程為15V，電壓表量程太大，不能用電壓表測電壓，可以用電流表C與定值電阻E串聯(lián)改裝成電壓表測電壓，為測多組實驗數(shù)據(jù)方便實驗操作應選滑動變阻器F，故還需要的實驗器材有：ACEFH；
（3）為測多組實驗數(shù)據(jù)，滑動變阻器可以采用分壓接法，由于兩電流表內(nèi)阻已知，電流表可以采用外接法，實驗電路圖如圖所示：

（4）電阻絲的電阻為：R_x=ρ$\frac{L}{S}$=ρ$\frac{L}{π（\frachg5fs1k{2}）^{2}}$，
電阻率為：ρ=$\frac{π{R}_{X}b4uffuw^{2}}{4L}$=$\frac{3.14×10×（0.520×1{0}^{-3}）^{2}}{4×0.91}$≈2.3×10^-6Ω•m；
（5）由于電流表采用外接法，由于電壓表的分流作用，所測電流I偏大，由R_x=$\frac{U}{I}$可知，所測電阻阻值偏小；
故答案為：（1）0.520mm；（2）B；ACEFH；（3）電路圖如圖所示；（4）2.3×10^-6；（5）電壓表分流．

點評 本題考查了螺旋測微器讀數(shù)、實驗器材的選擇、設計電路圖、求電阻率、實驗誤差分析；要掌握螺旋測微器的讀數(shù)方法，螺旋測微器固定刻度與可動刻度示數(shù)之和是螺旋測微器的示數(shù)，螺旋測微器需要估讀．