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在“测定金属丝的电阻率”的实验中,若用欧姆表粗测得知电阻丝Rx的阻值约为4Ω,为较精确地测量金属丝的电阻,并要求金属丝发热功率P<1.25W,需要另行设计电路进行测量,实验室各有的部分仪器有:
A.电动势6V的电池组E:
B.两挡电流表A(量程0~0.6A,内阻0.13Ω;量程0~3.0A,内阻0.025Ω)
C.两挡电压表V(量程0-3.0V,内阻3kΩ;量程0~15V,内阻15kΩ);
D.滑动变阻器R1(0~100Ω,最大允许电流l A);
E.滑动变阻器R2(0-20Ω,最大允许电流l A).
(1)上述器材中,滑动变阻器应选用
R2
R2

(2)在虚线框内画出实验电路图.
(3)实验时,电流表、电压表指针位置如图甲所示:螺旋测微器测金属丝的直径、米尺测金属丝的长度如图乙所示,由图可知各物理量的测量值为:金属丝直径的测量值d=
0.380
0.380
mm;金属丝长度的测量值L=
31.00
31.00
cm.根据上述数据,可以计算出所测金属丝的电阻率ρ=
1.8×10-6
1.8×10-6
Ω?m(计算结果保留两位有效数字).
分析:(1)为方便实验操作,滑动变阻器应选最大阻值较小的.
(2)根据待测电阻丝阻值与滑动变阻器阻值、电表内阻关系确定滑动变阻器与电流表的接法,然后作出电路图.
(3)螺旋测微器固定刻度与可动刻度示数之和是螺旋测微器示数;由图示刻度尺确定其分度值,金属丝两端点所对应刻度尺的示数之差是金属丝的长度;由图示电表确定其分度值,读出其示数,由欧姆定律求出金属丝电阻,最后由电阻定律求出金属丝的电阻率.
解答:解:(1)金属丝电阻约为4Ω,金属丝允许的最大电流约为I=
P
R
=
1.25
4
≈0.6A,电源电动势为6V,为减小测量误差,电压表应选0~3V量程,则电路最大小电阻约为R
U
I
=
3V
0.6A
=5Ω,则两滑动变阻器都能保证安全,为方便实验操作,滑动变阻器应选R2
(2)由(1)可知,滑动变阻器阻值约为待测金属丝电阻的2.5倍,滑动变阻器采用限流接法可以测出多组实验数据,滑动变阻器可以采用限流接法,
RV
R
R
RA
,则电流表应采用外接法,电路图如图所示.

(3)由电压表表选0~3V量程,由图示电压表可知,其分度值为0.1V,示数为2.5V;电流表选0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.5A,电阻丝阻值R=
U
I
=
2.5V
0.5A
=5Ω;
由图示螺旋测微器可知,固定刻度示数为0,可动刻度示数为38.0×0.01mm=0.380mm;由图示刻度尺可知,其分度值为1mm,金属丝长度L=41.00cm-10.00cm=31.00cm;∵R=ρ
L
S
L
π(
d
2
)2
,∴金属丝电阻率ρ=
πRd2
4L
=
3.14×5×(0.380×10-3)2
4×0.3100
≈1.8×10-6Ω?m.
故答案为:(1)R2;(2)电路图如图所示;(3)0.380;31.00;1.8×10-6
点评:螺旋测微器固定刻度与可动刻度示数之和是螺旋测微器的示数,螺旋测微器需要估读;
对电表读数时要注意先确定其量程与分度值,然后再读数,读数时视线要与电表刻度线垂直;
确定滑动变阻器与电流表的接法是正确作出实验电路图的关键.
练习册系列答案
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(2012?东城区一模)在“测定金属丝的电阻率”的实验中,待测电阻丝阻值约为4Ω.
(1)用螺旋测微器测量电阻丝的直径d.其中一次测量结果如图所示,图中读数为d=
0.855
0.855
 mm.
(2)为了测量电阻丝的电阻R,除了导线和开关外,还有以下一些器材可供选择:
电压表V,量程3V,内阻约3kΩ
电流表A1,量程0.6A,内阻约0.2Ω
电流表A2,量程100μA,内阻约2000Ω
滑动变阻器R1,0~1750Ω,额定电流0.3A
滑动变阻器R2,0~50Ω,额定电流1A
电源E1(电动势为1.5V,内阻约为0.5Ω)
电源E2(电动势为3V,内阻约为1.2Ω)
为了调节方便,测量准确,实验中应选用电流表
A1
A1
,滑动变阻器
R2
R2
,电源
E2
E2
.(填器材的符号)
(3)请在方框图中画出测量电阻丝的电阻应采用的电路图,并在图中标明所选器材的符号.
(4)请根据电路图,在如图所给的实物图中画出连线.

(5)用测量量表示计算材料电阻率的公式是ρ=
πUd2
4Il
πUd2
4Il
(已用刻度尺测量出接入电路中的金属导线的有效长度为l).
(6)有的同学认为本实验中可以不使用滑动变阻器,只要准确测量一组电压和电流数据就够了.你觉得一定要使用滑动变阻器吗?简述你的理由是:
一定要使用滑动变阻器.因为多次测量取平均值,可以减小偶然误差
一定要使用滑动变阻器.因为多次测量取平均值,可以减小偶然误差

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