Question

10．在“测定金属的电阻率”的实验中，用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度位置如图所示，用米尺测量金属丝的长度L=0.91m．金属丝的电阻大约为10Ω，先用伏安法测出金属丝的电阻，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率．

（1）从图1中读出金属丝的直径为0.520mm．
（2）在用伏安法测定金属丝的电阻时，除被测的电阻丝外，还有如下供选择的实验器材：
A．直流电源：电动势约6V，内阻3Ω；
B．电流表A₁：量程0～0.6A，内阻2Ω；
C．电流表A₂：量程0～2mA，内阻100Ω；
D．电压表V：量程0～15V，内阻500Ω；
E．变阻箱值电阻R₀，最大值2900Ω；
F．滑动变阻器R₁：最大阻值15Ω；
G．滑动变阻器R₂：最大阻值100Ω；
H．开关、导线等．
在可供选择的器材中，应该选用的电流表是B（填写序号），应该选用的其它器材是ACEFH（填写序号）．
（3）根据所选的器材，在图2中画出实验电路图．
（4）若根据伏安法测出电阻丝的电阻为R_x=10Ω，则这种金属材料的电阻率为2.3×10^-6Ω•m（保留二位有效数字）
（5）测量过程中严格按照操作程序进行，但R_x的测量值比真实值略微偏小，具体原因是电压表分流．

Answer 1

分析 （1）螺旋测微器固定刻度与可动刻度示数之和是螺旋测微器示数．
（2）根据电路最大电流选择电流表，根据实验原理与所给实验器材确定需要选择的实验器材．
（3）根据实验原理与实验器材确定滑动变阻器与电表的接法，然后作出电路图．
（4）根据实验数据应用电阻定律求出电阻率．
（5）根据实验电路应用欧姆定律分析实验误差．

解答 解：（1）由图示螺旋测微器可知，其示数为：0.5mm+2.0×0.01mm=0.520mm．
（2）通过待测电阻的最大电流约为：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{6}{10}$=0.6A，电流表应选择B；
实验需要电源A、H、开关与导线，实验需要测量电压与电流，电源电动势为6V，电压表量程为15V，电压表量程太大，不能用电压表测电压，可以用电流表C与定值电阻E串联改装成电压表测电压，为测多组实验数据方便实验操作应选滑动变阻器F，故还需要的实验器材有：ACEFH；
（3）为测多组实验数据，滑动变阻器可以采用分压接法，由于两电流表内阻已知，电流表可以采用外接法，实验电路图如图所示：

（4）电阻丝的电阻为：R_x=ρ$\frac{L}{S}$=ρ$\frac{L}{π（\frac{d}{2}）^{2}}$，
电阻率为：ρ=$\frac{π{R}_{X}{d}^{2}}{4L}$=$\frac{3.14×10×（0.520×1{0}^{-3}）^{2}}{4×0.91}$≈2.3×10^-6Ω•m；
（5）由于电流表采用外接法，由于电压表的分流作用，所测电流I偏大，由R_x=$\frac{U}{I}$可知，所测电阻阻值偏小；
故答案为：（1）0.520mm；（2）B；ACEFH；（3）电路图如图所示；（4）2.3×10^-6；（5）电压表分流．

点评 本题考查了螺旋测微器读数、实验器材的选择、设计电路图、求电阻率、实验误差分析；要掌握螺旋测微器的读数方法，螺旋测微器固定刻度与可动刻度示数之和是螺旋测微器的示数，螺旋测微器需要估读．