题目内容
【题目】在“测定金属的电阻率”的实验中,金属丝的阻值约为5,某同学先用刻度尺测量金属丝的长度l=50.00cm,用螺旋测微器测量金属丝直径时刻度位置如图所示,再用伏安法测出金属丝的电阻,然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率。
①该电阻丝直径的测量值d=___________mm;
②实验中能提供的器材有:
A.电压表V1(量程0~3V,内阻约3k)
B.电压表V2(量程0~15V,内阻约15k)
C.电流表A1(量程0~3A,内阻约0.01)
D.电流表A2(量程0~0.6A,内阻约0.1)
E.滑动变阻器R1(0~20)
F.滑动变阻器R2(0~500)
G.电源E(电动势为3.0V)及开关和导线若干
该同学从以上器材中选择合适的器材连接好电路进行测量,则电压表应选择_______,电流表应选择________,滑动变阻器应选择_______,(选填各器材前的字母)。要求在流过金属丝的电流相同情况下,电源消耗功率最小,并能较准确地测出电阻丝的阻值,实验电路应选用图_________。
③该同学建立U-I坐标系,通过测量多组电压U与电流I值,描点作出金属丝的U-I曲线为一条通过原点倾斜的直线,实验中使用的电流表内阻为RA,电压表内阻为RV,若考虑电流表和电压表内阻的影响,图U-I图像中图线斜率k与该金属材料的电阻率ρ的关系是k=_______(用题目给出的物理量符号表示)。
【答案】0.234(0.231-0.235) A D E 丁
【解析】
①[1]从图中可能出:固定刻度为未到0.5mm,所以只读可动刻度为23.4×0.01mm=0.234mm,由于误差(0.231mm-0.235mm)均可;
②[2][3][4][5]电源E(电动势为3.0V),故电压表选择选A,电路电流最大为
为提高精确度,减小读数误差,选小量程电流表,即D,由于要求在流过金属丝的电流相同情况下,电源消耗功率最小,并能较准确地测出电阻丝的阻值,故滑动变阻器采用限流接法;采用限流接法时,为便于调节,最大值应为待测电阻的2-4倍比较合适,所以滑动变阻器选E;由于
则可知电流表应采用外接法,故电路图选择丁
③[6]考虑电压表内阻,电阻丝两点电压还是电表读数
化简可得
再由
代入,可得