Question

20．在“測定金屬的電阻率”的實驗中：
①用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，其示數(shù)如圖1所示，則該金屬絲直徑的測量值d=0.384mm；
②按圖2所示的電路圖測量金屬絲的電阻R_x（阻值約為15Ω）．實驗中除開關(guān)、若干導(dǎo)線之外還提供下列器材：
電壓表V（量程0～3V，內(nèi)阻約3kΩ）；
電流表A₁（量程0～200mA，內(nèi)阻約3Ω）；
電流表A₂（量程0～0.6A，內(nèi)阻約0.1Ω）；
滑動變阻器R₁（0～50Ω）；
滑動變阻器R₂（0～200Ω）；
電源E（電動勢為3.0V，內(nèi)阻不計）．
為了調(diào)節(jié)方便，測量準(zhǔn)確，實驗中電流表應(yīng)選A₁，滑動變阻器應(yīng)選R₁．（選填器材的名稱符號）
③請根據(jù)圖2所示電路圖，用連線代替導(dǎo)線將圖3中的實驗器材連接起來，并使滑動變阻器的滑片P置于b端時接通電路后的電流最小．
④若通過測量可知，金屬絲的長度為l，直徑為d，通過金屬絲的電流為I，金屬絲兩端的電壓為U，由此可計算得出金屬絲的電阻率ρ=$\frac{πU5lrrl3x^{2}}{4Il}$．（用題目所給字母和通用數(shù)學(xué)符號表示）

Answer 1

分析 ①螺旋測微器的讀數(shù)方法為：先讀固定部分，再讀轉(zhuǎn)動部分，最后結(jié)果等于固定部分加上轉(zhuǎn)動部分與0.01的乘積；
②根據(jù)電路結(jié)構(gòu)分析電路中的最大電流，則可以選擇電流表；本實驗中兩滑動變阻器阻值均大于待測電阻，故可以采用限流接法；根據(jù)方便調(diào)節(jié)的性質(zhì)選擇變阻器；
③根據(jù)原理圖及實驗要求得出對應(yīng)的實物圖；
④根據(jù)歐姆定律可求得電阻，再根據(jù)電阻定律可求得電阻率；根據(jù)閉合電路歐姆定律可得出對應(yīng)的電壓與電阻的關(guān)系，則由排除法可以得出對應(yīng)的圖象．

解答 解：①螺旋測微器的讀數(shù)為d=0+38.4×0.01mm=0.384mm；
②由于通過待測電阻的最大電流為I_max=$\frac{U}{{R}_{x}}$=$\frac{3}{15}$A=0.2A=200mA，所以電流表應(yīng)選擇A₁；
根據(jù)閉合電路歐姆定律可求出電路中需要的最大電阻應(yīng)為R_max=$\frac{E}{\frac{{I}_{A}}{3}}$=$\frac{3}{\frac{1}{3}×0.2}$Ω=45Ω，
則變阻器需要的最大電阻為45-15=30Ω，所以為調(diào)節(jié)方便，變阻器應(yīng)選擇R₁；
③實物連線圖如圖所示：

④根據(jù)歐姆定律應(yīng)有R=$\frac{U}{I}$，R=$\frac{ρl}{\frac{πdp9f99t^{2}}{4}}$，聯(lián)立可得ρ=$\frac{πUxdzzvhv^{2}}{4Il}$；
故答案為：①0.384；②A₁；R₁；③如上圖所示；④$\frac{πUhlxjp9b^{2}}{4Il}$．

點評 本題考查測量導(dǎo)體電阻率的實驗，要注意正確分析題目中給出的物理量，從面確定出可用的儀表； 題中同時注意應(yīng)用電學(xué)中的基本規(guī)律分析實驗數(shù)據(jù)，并能靈活分析圖象；本題中由于無法直接用公式確定圖象，則可以通過排除法進行分析確定．