Question

10．某同學(xué)測(cè)量一圓柱體金屬的電阻率，已知金屬長(zhǎng)為L(zhǎng)．

（1）該同學(xué)用螺旋測(cè)微器測(cè)量其直徑D，其示數(shù)如圖（1）所示，則其直徑D為5.705mm；用多用電表粗測(cè)其電阻，選用“×1”檔，正確操作后得到指針情況如圖（2）所示，則其電阻R約為6Ω．
（2）除了待測(cè)金屬外，實(shí)驗(yàn)室還備有下列器材：
A．電壓表V₁（0～3V，R_V1≈30kΩ）
B．電壓表V₂（0～15V，R_V2≈100kΩ）
C．電流表A₁（0～3A，R_A1≈0.6Ω）
D．電流表A₂（0～0.6A，R_A2≈1.0Ω）
E．滑動(dòng)變阻器R₁（0～10Ω）
F．滑動(dòng)變阻器R₂（0～2000Ω）
G．電源（電動(dòng)勢(shì)為3V，內(nèi)阻不計(jì)）
H．開(kāi)關(guān)S，導(dǎo)線(xiàn)若干
①為了精確測(cè)量其電阻值，該同學(xué)用伏安法進(jìn)行了測(cè)量，則電壓表應(yīng)選A（填序號(hào)，下同），電流表選D，滑動(dòng)變阻器選E．
②請(qǐng)完成圖（3）中實(shí)物間的連線(xiàn)．
（3）若電壓表示數(shù)為U，電流表示數(shù)為I，寫(xiě)出計(jì)算金屬電阻率的表達(dá)式：$\frac{πUbp199d5^{2}}{4IL}$．

Answer 1

分析 （1）螺旋測(cè)微器的讀數(shù)方法是固定刻度讀數(shù)加上可動(dòng)刻度讀數(shù)，在讀可動(dòng)刻度讀數(shù)時(shí)需估讀；歐姆表指針示數(shù)與檔位的乘積是歐姆表示數(shù)；
（2）①根據(jù)電源電動(dòng)勢(shì)選擇電壓表，根據(jù)電路最大電流選擇電流表，為方便實(shí)驗(yàn)操作應(yīng)選擇最大阻值較小的滑動(dòng)變阻器；
②根據(jù)題意與實(shí)驗(yàn)器材確定滑動(dòng)變阻器接法，根據(jù)待測(cè)電阻與電表內(nèi)阻的關(guān)系確定電流表接法，然后連接實(shí)物電路圖．
（3）應(yīng)用歐姆定律求出電阻，應(yīng)用電阻定律求出電阻率的表達(dá)式．

解答 解：（1）螺旋測(cè)微器的固定刻度讀數(shù)為5.5mm，可動(dòng)刻度讀數(shù)為0.01×20.5mm=0.205mm，所以最終讀數(shù)為：5.5mm+0.205mm=5.705mm．
多用電表粗測(cè)其電阻，選用“×1”檔，由圖（2）所示可知，則其電阻R約為：6×1=6Ω．
（2）①電源電壓為3V，則電壓表選擇A；通過(guò)電阻的最大電流約為：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3V}{6Ω}$=0.5A，電流表應(yīng)選D；為方便實(shí)驗(yàn)操作，滑動(dòng)變阻器可以選擇E；
②滑動(dòng)變阻器最大阻值大于待測(cè)電阻阻值，電壓與電流不需要從零開(kāi)始變化，滑動(dòng)變阻器可以采用限流接法，待測(cè)電阻阻值約為6Ω，電流表內(nèi)阻約為1Ω，電壓表內(nèi)阻約為30kΩ，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，實(shí)物電路圖如圖所示：

（3）待測(cè)電阻阻值：R=$\frac{U}{I}$，由電阻定律可知：R=ρ$\frac{L}{S}$=ρ$\frac{L}{π（{\frac15dtl5f{2}）}^{2}}$，解得：ρ=$\frac{πUbvr353h^{2}}{4IL}$；
故答案為：（1）5.705；6；（2）①A；D；E；②如圖所示；（3）$\frac{πUblnhnjx^{2}}{4IL}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了螺旋測(cè)微器與歐姆表讀數(shù)、實(shí)驗(yàn)器材的選擇、連接實(shí)物電路圖、求電阻率；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)，螺旋測(cè)微器需要估讀；要掌握實(shí)驗(yàn)器材的選擇原則．