Question

在“測(cè)定金屬的電阻率”實(shí)驗(yàn)中，用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲直徑時(shí)其刻度的位置如圖所示，用米尺測(cè)量出金屬絲的有效長(zhǎng)度l=0.820m．金屬絲的電阻大約為4Ω，先用伏安法測(cè)出金屬絲的電阻，然后根據(jù)電阻定律計(jì)算出該金屬材料常溫下的電阻率．

（1）從圖1中可讀出金屬絲的直徑為

 

mm．
（2）在用伏安法測(cè)定金屬絲的電阻時(shí)，除被測(cè)電阻絲外，還有如下實(shí)驗(yàn)器材供選擇：
A．直流電源：電動(dòng)勢(shì)約4.5V，內(nèi)阻很小
B．電流表A₁：量程0～0.6A，內(nèi)阻約為0.125Ω
C．電流表A₂：量程0～3.0A，內(nèi)阻約為0.025Ω
D．電壓表V₁：量程0～3V，內(nèi)阻約為3kΩ
E．電壓表V₂：量程0～15V，內(nèi)阻約為15kΩ
F．滑動(dòng)變阻器R₁：最大阻值20Ω
G．滑動(dòng)變阻器R₂：最大阻值500Ω
H．開關(guān)、導(dǎo)線若干
為了提高實(shí)驗(yàn)的測(cè)量精度和儀器操作的方便，在可供選擇的器材中，應(yīng)該選用的電流表是

 

，電壓表是

 

，滑動(dòng)變阻器是

 

（填儀器的字母代號(hào)）．
（3）根據(jù)所選的器材，用鉛筆在如圖2所示的虛線方框中畫出完整的實(shí)驗(yàn)電路圖．
（4）若根據(jù)伏安法測(cè)出電阻絲的電阻為R_x=4.1Ω，則這種金屬材料的電阻率為

 

Ω?m（計(jì)算結(jié)果保留二位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析：（1）螺旋測(cè)微器讀數(shù)=固定刻度讀數(shù)+半刻度讀數(shù)+可動(dòng)刻度讀數(shù)；
（2）根據(jù)電路最大電流選擇電流表，根據(jù)電源電動(dòng)勢(shì)、待測(cè)電阻阻值與所選電流表選擇滑動(dòng)變阻器．
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)器材確定滑動(dòng)變阻器接法，根據(jù)待測(cè)電阻阻值與電表內(nèi)阻關(guān)系確定電流表接法，作出電路圖．
（4）根據(jù)電阻定律求出金屬絲的電阻率．

解答：解：（1）由圖示螺旋測(cè)微器可知，固定刻度讀數(shù)：0.5mm；可動(dòng)刻度讀數(shù)0.01mm×2.0=0.020mm；故螺旋測(cè)微器讀數(shù)為：0.520mm；
（2）為減小讀數(shù)誤差，選小量程電流表，故選B、電流表A₁：量程0～0.6A，內(nèi)阻0.125Ω；電源電動(dòng)勢(shì)為4V，則電壓表應(yīng)選D、電壓表V₁：量程0～3V，內(nèi)阻約為3kΩ；為保證電路安全，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選F、滑動(dòng)變阻器R₁：最大阻值50Ω；
（3）為保證電路安全，滑動(dòng)變阻器采用限流接法，由題意知，電流表采用外接法，實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示；
（4）由電阻定律得：R=ρ

L

S

=ρ

L

π( d 2 )2

，
電阻率ρ=

πd2R

4L

Ω?m=

3.14×(0.520×10-3m)2×4.1Ω

4×0.820m

≈1.1×10^-6Ω?m．
故答案為：（1）0.520；（2）B；D；F；（3）電路圖如圖所示；（4）1.1×10^-6．

點(diǎn)評(píng)：本題關(guān)鍵：（1）用伏安法測(cè)電阻時(shí)安培表內(nèi)、外接法的選擇原則是“大內(nèi)小外”，即對(duì)于大電阻采用安培表內(nèi)接法，對(duì)于小電阻采用安培表外接法；（2）需要有較大的電壓測(cè)量范圍時(shí)，滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法．