Question

15．測金屬絲電阻率實(shí)驗(yàn)中，可供選用器材如下：
待測金屬絲：R_x（阻值約為4Ω，額定電流約0.5A）長度為L
電壓表：V（量程15V，內(nèi)阻約3000Ω）；
電流表：A₁（量程0.6A，內(nèi)阻約0.2Ω）；
A₂（量程3A，內(nèi)阻約0.05Ω）；
定值電阻R₁=100Ω，R₂=1Ω，R₃=10Ω
電源E=3V，內(nèi)阻約為0.01Ω
滑動(dòng)變阻器R（最大阻值約為20Ω）螺旋測微器，毫米刻度尺，開關(guān)和導(dǎo)線若干．
（1）螺旋測微器測量金屬絲的直徑d，示數(shù)如圖1，讀數(shù)為d=0.730mm．
（2）為使測量盡量的準(zhǔn)確，應(yīng)選器材處螺旋測微器，毫米刻度尺，開關(guān)和導(dǎo)線外還需要A₁，A₂，R₃，E，R_x（填器材符號(hào)）．
（3）在圖2框內(nèi)完成電路原理圖（標(biāo)注器材符號(hào)）．
（4）需要測量的物理量電流表A₁與A₂的示數(shù)分別為I₁與I₂，由以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出金屬絲電阻率表達(dá)式ρ=$\frac{πcqkec6e^{2}{I}_{1}{R}_{3}}{4L（{I}_{2}-{I}_{1}）}$．（用字母表示）

Answer 1

分析 （1）螺旋測微器精確度為0.01mm，需要估讀，讀數(shù)時(shí)注意半毫米刻度線是否露出．
（2）合理選擇實(shí)驗(yàn)器材，先選必要器材，再根據(jù)要求滿足安全性，準(zhǔn)確性，方便操作的原則選擇待選器材，因電壓表量程太大，因此必須采用電流表改變電壓表．再由電流表的接法要求大電阻內(nèi)接法，小電阻外接法．滑動(dòng)變阻器是小電阻控制大電阻，用分壓式接法．
（3）滑動(dòng)變阻器采用限流式，安培表用外接法；
（4）根據(jù)電阻定律公式R=$\frac{ρL}{S}$，結(jié)合實(shí)驗(yàn)原理，即可求解．

解答 解：（1）從圖中讀出金屬絲的直徑為d=0.5mm+23.0×0.01mm=0.730mm；
（2）電壓表量程15V，待測金屬絲：R_x（阻值約為4Ω，額定電流約0.5A），其電壓最大值為U=0.5×4=2V，
因此必須選取電流表來改裝成電壓表，則由電流表：A₁（量程0.6A，內(nèi)阻約0.2Ω）與定值電阻R₃=10Ω串聯(lián)，改裝成電壓表；
則電流表選用A₂（量程3A，內(nèi)阻約0.05Ω）；還需要電源E與滑動(dòng)變阻器R；
（3）滑動(dòng)變阻器采用限流式；
安培表電阻較小，大內(nèi)小外，故安培表用外接法；
電路如圖所示：

（4）根據(jù)電阻定律公式R=$\frac{ρL}{S}$，并依據(jù)電路的設(shè)計(jì)，還需要知道兩電流表的讀數(shù)，從而求得所測電阻的阻值；
那么金屬絲電阻率表達(dá)式ρ=$\frac{{R}_{x}S}{L}$=$\frac{{I}_{1}{R}_{3}}{（{I}_{2}-{I}_{1}）}×\frac{\frac{πigug0k4^{2}}{4}}{L}$=$\frac{πuocomwy^{2}{I}_{1}{R}_{3}}{4L（{I}_{2}-{I}_{1}）}$；
故答案為：（1）0.730mm；（2）A₁，A₂，R₃，E，R_x；（3）如上圖所示；（4）電流表A₁與A₂的示數(shù)分別為I₁與I₂，ρ=$\frac{πuussacg^{2}{I}_{1}{R}_{3}}{4L（{I}_{2}-{I}_{1}）}$．

點(diǎn)評(píng) 實(shí)驗(yàn)電路所用器材的要求要熟練掌握，讀數(shù)的要求，電路圖的設(shè)計(jì)，及電表的選擇是解題的關(guān)鍵，變阻器的分壓與限流式區(qū)別要弄清楚，注意掌握電壓表改裝的方法．