题目内容

19.暑假期间,某学校课题研究小组为了撰写关于未知材料电阻率的实践报告,设计了一个测量电阻率(被测电阻丝的阻值约为25Ω)的实验方案,可提供的器材有:
A.电流表G,内阻Rg=120Ω,满偏电流Ig=3mA
B.电流表A,内阻约为0.2Ω,量程为0~0.6A
C.螺旋测微器    
D.电阻箱R0(0~9999Ω,0.5A)
E.滑动变阻器R(5Ω,1A)     
F.干电池组(3V,0.05Ω)
G.一个开关和导线若干
他进行了以下操作:
(1)用螺旋测微器测量电阻丝的直径,其示数部分如图甲所示,则该次测量测得直径d=0.267mm;

(2)把电流表G与电阻箱串联改装成电压表使用,最大测量电压为3V,则电阻箱的阻值应调为R0=880Ω;
(3)请用改造完的电压表设计一个测量电阻率的实验电路,根据提供的器材和实验需要,请将图乙中电路图补画完整;
(4)实验数据的测量与电阻率的计算:如果电阻丝的长度用L表示,电路闭合后,调节滑动变阻器的滑片到合适位置,电流表G的示数为I1,电流表A的示数为I2,请用已知量和测量量写出计算电阻率的表达式ρ=$\frac{π{d}^{2}{I}_{1}({R}_{g}+{R}_{0})}{4L({I}_{2}-{I}_{1})}$.

分析 (1)螺旋测微器的读数等于固定刻度读数加上可动刻度读数,需估读.
(2)电流表改装为电压表,串联电阻起分压作用,根据欧姆定律求出电阻箱的电阻大小.
(3)为得到较大的电压调节范围,滑动变阻器用分压式接法;由于待测电阻的电阻值较小,根据“小外偏小”的规律,用电流表外接法;
(4)根据欧姆定律计算出电阻,再根据电阻定律计算电阻率.

解答 解:(1)由图示螺旋测微器可知,其读数为:0mm+26.7×0.01mmmm=0.267mm.
(2)根据欧姆定律得:R0=$\frac{U}{{I}_{g}}$-Rg=$\frac{3}{0.003}$-120=880Ω.
(3)为得到较大的电压调节范围,滑动变阻器用分压式接法;由于待测电阻的电阻值较小,电流表采用外接法.如图所示.

(4)通过待测电阻的电流为:I=I2-I1,待测电阻两端的电压为:U=I1(Rg+R0),
根据欧姆定律有:R=$\frac{U}{I}$,根据电阻定律,有:R=ρ$\frac{L}{S}$,
解得:ρ=$\frac{US}{IL}$=$\frac{π{d}^{2}{I}_{1}({R}_{g}+{R}_{0})}{4L({I}_{2}-{I}_{1})}$.
故答案为:(1)0.267;(2)880;(3)电路图如图所示:(4)$\frac{π{d}^{2}{I}_{1}({R}_{g}+{R}_{0})}{4L({I}_{2}-{I}_{1})}$.

点评 解决本题的关键掌握螺旋测微器的读数方法,以及知道电流表内外接的区别,滑动变阻器分压和限流接法的区别.

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