Question

14．如圖甲為一段粗細(xì)均勻的新型導(dǎo)電材料棒，現(xiàn)測(cè)量該材料的電阻率．

（1）首先用多用電表的歐姆擋（倍率為“×10”）粗測(cè)其電阻，指針位置如圖乙所示，其讀數(shù)R=200Ω．
（2）用螺旋測(cè)微器測(cè)量此金屬導(dǎo)線的直徑d，測(cè)量結(jié)果如圖丙所示，則d=3.208 mm；
用游標(biāo)卡尺測(cè)量此新型導(dǎo)電材料的長(zhǎng)度L，測(cè)量結(jié)果如丁所示，則L=50.15mm；
（3）采用以下器材用伏安法盡可能精確地測(cè)量其電阻：
A．電流表：量程為0.6A，內(nèi)阻約為0.2Ω
B．電壓表：量程為3V，內(nèi)阻約為3kΩ
C．滑動(dòng)變阻器：最大值為20Ω，額定電流1A
D．電源  E  電動(dòng)勢(shì)6V
F．電鍵K，導(dǎo)線若干
在方框圖1中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖．

（4）某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖2的實(shí)驗(yàn)電路，但是在實(shí)驗(yàn)過程中卻發(fā)現(xiàn)導(dǎo)電材料棒電阻率的測(cè)量值明顯偏小，
經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)實(shí)物圖中有一根導(dǎo)線連接錯(cuò)誤，該導(dǎo)線是：⑤（用導(dǎo)線的序號(hào)表示）
（5）如果（3）問實(shí)驗(yàn)電路中電流表示數(shù)為I，電壓表示數(shù)為u，并測(cè)出該棒的長(zhǎng)度為上、直徑為d，則該材料的電阻率ρ=$\frac{πUuuiwgux^{2}}{4IL}$（I、U、L、d表示）

Answer 1

分析 （1）歐姆表指針示數(shù)與擋位的乘積是歐姆表的示數(shù)．
（2）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)，游標(biāo)卡尺主尺與游標(biāo)尺示數(shù)之和的游標(biāo)卡尺示數(shù)．
（3）根據(jù)題意確定滑動(dòng)變阻器與電流表的接法，然后作出電路圖．
（4）根據(jù)題意分析圖示電路圖然后分析得出結(jié)論．
（5）應(yīng)用歐姆定律與電阻定律可以求出電阻率的表達(dá)式．

解答 解：（1）用多用電表的歐姆擋（倍率為“×10”）粗測(cè)其電阻，由圖乙所示可知，其讀數(shù)：R=20×10=200Ω．
（2）由圖丙所示螺旋測(cè)微器可知，其示數(shù)：d=3mm+20.8×0.01mm=3.208mm；
由圖丁所示游標(biāo)卡尺可知，其示數(shù)：L=50mm+3×0.05mm=50.15mm；
（3）待測(cè)電阻阻值約為200Ω，電流表內(nèi)阻約為0.2Ω，電壓表內(nèi)阻約為3kΩ，待測(cè)電阻阻值遠(yuǎn)大于電流表內(nèi)阻，電流表應(yīng)采用內(nèi)接法，
滑動(dòng)變阻器最大阻值為20Ω，待測(cè)電阻阻值遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器最大阻值，為測(cè)多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法，實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示：

（4）導(dǎo)電材料棒電阻率的測(cè)量值明顯偏小，導(dǎo)電材料棒電阻的測(cè)量值偏小，說明電流表采用外接法，由圖示電路圖可知，導(dǎo)線⑤連接錯(cuò)誤．
（5）導(dǎo)電材料的電阻：R=$\frac{U}{I}$=ρ$\frac{L}{S}$=ρ$\frac{L}{π（\fraccnbilzj{2}）^{2}}$，電阻率：ρ=$\frac{πUbmpdgbt^{2}}{4IL}$；
故答案為：（1）200Ω； （2）3.208；50.15；（3）電路圖如圖所示；（4）⑤；（5）$\frac{πUtuftzyx^{2}}{4IL}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了多用電表、螺旋測(cè)微器與游標(biāo)卡尺讀數(shù)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路圖、電路分析、求電阻率的表達(dá)式，要掌握常用器材的使用及讀數(shù)方法，根據(jù)題意確定滑動(dòng)變阻器與電流表的接法是正確設(shè)計(jì)電路圖的關(guān)鍵．