题目内容

11.某同学在“测定金属的电阻率”的实验中,主要步骤如下:
①用多用电表粗略测量金属丝的电阻值;
②用米尺测量金属丝的有效长度L;
③用螺旋测微器测量金属丝直径d;
④用伏安法测量该金属丝的电阻;
⑤根据测得的数据,计算金属丝电阻率的表达式.
根据题目要求完成下列问题:

(1)步骤③中测量金属丝直径如图1所示,则d=0.680mm.
(2)步骤④中为了尽可能准确地测量,要使金属丝两端电压从零开始变化,电压表用0~3V量程,电流表用0~0.6A量程(内阻约为10Ω),且采用电流表外接法,请在图2实物图上用笔画线代替导线把电路按要求连接好.
(3)步骤⑤中用测得的金属丝长度L、直径d、金属丝两端电压U、流过金属丝的电流I,计算金属电阻率,其表达式为ρ=$\frac{πU{d}^{2}}{4IL}$.(用L、d、U、I表示)
(4)步骤④中之所以采用所述方案,是因为该同学在步骤①中已用多用电表粗略测量其阻值,可供选择的操作步骤如下(机械调零已经完成):
A.观察指针位置,读出电阻阻值    
B.将两表笔直接接触,进行调零
C.把两表笔与电阻两端接触:
D.将选择开关扳到欧姆挡“×100”处
E.将选择开关旋到OFF档        
F.将选择开关扳到欧姆挡“×1”处
请在上述操作中选择需要的步骤并写出合理的顺序:FBCAE.

分析 (1)螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上可动刻度读数,在读可动刻度读数时需估读;
(2)根据实验要求连接实物图即可;
(3)应用电阻定律可以推导出金属的电阻率;
(4)欧姆表测电阻的步骤是先用选择开关选择倍率、欧姆表调零、开始测量、读出电阻值、最后将欧姆表选择开关旋至OFF档或交流电压最高档;

解答 解:(1)螺旋测微器的固定刻度为0.5mm,可动刻度为18.0×0.01mm=0.180mm,所以最终读数为:0.5mm+0.180mm=0.680mm;
(2)要使金属丝两端电压从零开始变化,则滑动变阻器采用分压式接法,电压表用0~3V量程,电流表用0~0.6A量程(内阻约为10Ω),且采用电流表外接法,连接实物图如图所示;

(3)由$R=\frac{ρL}{S}$;金属丝横截面积$S=π(\frac{d}{2})^{2}$,欧姆定律可得$R=\frac{U}{I}$,解得ρ=$\frac{πU{d}^{2}}{4IL}$;
(4)多用表中利用欧姆表测电阻的步骤是先用选择开关选择倍率、欧姆表调零、开始测量、读出电阻值、最后将欧姆表选择开关旋至OFF档或交流电压最高档;由于步骤④采用电流表外接法,说明金属丝电阻较小,选用欧姆表×1倍率即可;故实验的合理顺序是:FBCAE;
故答案为:(1)0.680;(2)如上图所示;(3)$\frac{πU{d}^{2}}{4IL}$;(4)FBCAE.

点评 螺旋测微器固定刻度与可动刻度的示数之和是螺旋测微器的示数,对螺旋测微器读数时要注意估读;在测量金属丝的电阻时,首先要考虑安全,其次准确,最后操作方便,连接实物图时注意正负极不要接反;熟练掌握多用表的使用,不管测量电流、电压还是电阻都需要进行机械调零,而测量电阻时多了一个步骤:欧姆调零,而且换一个倍率要重新进行欧姆调零,这里特别容易忘记.

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