题目内容

8.在测定金属电阻率的实验中,金属导线直径小于1mm,电阻在5Ω左右.实验主要步骤如下:

(1)用游标尺上有50个小的等分刻度游标卡尺测量金属导线的长度,该导线的长度(图1)是4.120cm.
(2)在金属导线的3个不同位置用螺旋测微器测量直径,其中一次示数如图2所示,金属丝的直径为0.262mm
(3)解:1、游标卡尺的主尺读数为41mm,游标尺上第10个刻度和主尺上某一刻度对齐,所以游标读数为10×0.02mm=0.20mm,所以最终读数为:41mm+0.20mm=41.20mm=4.120cm.
2、螺旋测微器的固定刻度为13.5mm,可动刻度为35.7×0.01mm=0.357mm,所以最终读数为13.5mm+0.357mm=13.857mm.
(3)用伏安法测量金属导线的电阻R.所用电流表量程0.6A,内阻约几欧;电压表量程3V,内阻约几千欧.实验电路中电压表和电流表的接法有以下甲、乙(图3)两种,其中误差较小的是乙.用以上测量值(R、L、d)得到该金属电阻率的表达式为ρ=$\frac{π{d}^{2}R}{4L}$.

分析 (1)游标卡尺读数的方法,主尺读数加上游标读数,不需估读.
(2)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.
(3)根据电压表内阻与待测电阻之比与待测电阻与电流表内阻之比的大小,选择电流表是外接法还是内接法.
结合电阻定律求出电阻率的表达式.

解答 解:(1)游标卡尺的主尺读数为41mm,游标尺上第10个刻度和主尺上某一刻度对齐,所以游标读数为10×0.02mm=0.20mm,所以最终读数为:41mm+0.20mm=41.20mm=4.120cm.
(2)螺旋测微器的固定刻度为0 mm,可动刻度为26.2×0.01mm=0.262mm,所以最终读数为0.262 mm.
(3)金属的电阻较小,与电流表内阻比较接近,而电压表内阻约几千欧,比待测电阻大得很多,所以采用电流表外接法,测量误差较小,即误差较小的是乙.
根据电阻定律得:R=ρ$\frac{L}{S}$,S=$\frac{π{d}^{2}}{4}$
联立两式解得:ρ=$\frac{π{d}^{2}R}{4L}$.
故答案为:(1)4.120;(2)0.262;(3)乙,$\frac{π{d}^{2}R}{4L}$.

点评 解决本题的关键掌握器材选取的原则,即安全,精确,掌握电阻定律的公式,并能根据电阻定律求解导体的电阻率.

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