题目内容

14.为了测量某种材料制成的电阻丝R的电阻率,提供的器材有:
A.电流表G(满偏电流Ig=6mA,内阻Rg=120Ω)
B.电压表V(量程为6V,内阻约为2000Ω)
C.螺旋测微器,毫米刻度尺
D.电阻箱R0(0-99.99Ω)
E.滑动变阻器R(最大阻值为5Ω)
F.电池组E(电动势为6V,内阻约为0.05Ω)
G.一个开关S和导线若干

(l)用多用电表粗测电阻丝的阻值,当用“×10”挡时发现指针偏转角度过大,应该换用×1挡(填“×l”或“×100”),进行一系列正确操作后,指针静止时位置如图甲所示.
(2)为了用改装好的电流表测量电阻丝Rx的阻值,请根据提供的器材和实验需要,将图乙中电路图补画完整.
(3)测得电阻丝的长度为L,电阻丝的直径为d,电路闭合后,调节滑动变阻器的滑片到合适位置,电压表V的示数为U,电流表G的示数为I.电阻箱的阻值为R0,请用已知量和测量量的字母号,写出计算电阻率的表达式ρ=$\frac{π{d}^{2}U{R}_{0}}{4IL({R}_{0}+{R}_{g})}$.

分析 (1)用多用电表测电阻应选择合适的挡位使指针指在中央刻度线附近.
(2)根据题意确定滑动变阻器与电流表的接法,然后根据伏安法测电阻的原理作出电路图.
(3)应用欧姆定律与电阻定律求出电阻率的表达式.

解答 解:(1)因欧姆表不均匀,要求欧姆表指针指在欧姆表中值电阻附近时读数较准,当用“×10Ω”挡时发现指针偏转角度过大,说明倍率较大,应选择“×1”倍率.
(2)由图甲所示可知,待测电阻阻值为:15×1=15Ω,电压表内阻很大,约为几千甚至几万欧姆,电压表内阻远大于电流表内阻,电流表应采用外接法,滑动变阻器最大阻值为5Ω,远小于待测电阻阻值,为测多组实验数据,滑动变阻器应采用分压接法,电路图如图所示:

(3)由电阻定律可知,电阻:R=ρ$\frac{L}{S}$=ρ$\frac{L}{π(\frac{d}{2})^{2}}$,
则电阻率:ρ=$\frac{π{d}^{2}R}{4L}$,
根据欧姆定律得:R=$\frac{{U}_{R}}{{I}_{R}}$=$\frac{U}{\frac{{R}_{0}+{R}_{g}}{{R}_{0}}I}$=$\frac{U{R}_{0}}{I({R}_{0}+{R}_{g})}$,
解得电阻率为:ρ=$\frac{π{d}^{2}U{R}_{0}}{4IL({R}_{0}+{R}_{g})}$;
故答案为:(1)×1;(2)如上图所示;(3)$\frac{π{d}^{2}U{R}_{0}}{4IL({R}_{0}+{R}_{g})}$.

点评 本题考查了欧姆表的使用注意事项、电流表改装、设计电路图、求电阻率,根据题意确定滑动变阻器与电流表的接法是设计电路图的关键,应用串并联电路特点、欧姆定律与电阻定律可以求出电阻率的表达式.

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