题目内容

9.在测定金属电阻率的实验中,用伏安法测量一个电阻值约为100Ω的金属丝,可用的仪器:电流表(量程0~30mA,内阻约50Ω)、电压表(量程0~3V,内阻约5kΩ)、滑动变阻器(最大阻值20Ω)、电源(电动势4V,内阻忽略不计)、开关和导线若干.
①将图1中的实物连接成实验用的电路.

②已测出金属丝的长度为1.使用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图2所示,金属丝的直径d为0.490mm
③计算电阻率的表达式ρ=$\frac{πU{d}^{2}}{4Il}$(用直接测量的物理量字母表示),此实验中电阻率ρ的测量值比真实值偏小(填“偏大”或“偏小”)

分析 螺旋测微器精确度为0.01mm,需要估读,读数时注意半毫米刻度线是否露出.在要求电流或电压从零调或变阻器的全电阻较小时应用分压式接法.

解答 解:①、从图中读出金属丝的直径为d=0.0mm+49.0×0.01mm=0.490mm;
②、因测量金属丝的电阻率电流不能太大,
根据${R}_{x}^{2}$ 与RARV乘积相比,得出被测电阻阻值较小,故应采用电流表外接,
而滑动变阻器的最大阻值20Ω,被测电阻值约为100Ω,因此滑动变阻器分压式,
则电路图如图:

③、若电压表的读数为U,电流表的读数为I,则有:R=$\frac{U}{I}$
根据电阻定律:R=ρ$\frac{L}{S}$
导体的横截面积为:S=π($\frac{d}{2}$)2
联立得:ρ=$\frac{πU{d}^{2}}{4Il}$,
由于电压表和电流表不是理想电表,电流表采用外接时由于电压表分流作用,电流测量值偏大,
由上式子知,则金属电阻率的测量值比真实值偏小;
故答案为:①实验连线:

②0.490; ③$\frac{πU{d}^{2}}{4Il}$,偏小.

点评 电流表量程的选择需要根据电路估算,本题也可以用分压式.

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