Question

2．在“測(cè)定金屬絲的電阻率“的實(shí)驗(yàn)中，用纏繞法測(cè)量金屬絲直徑，用米尺測(cè)量金屬絲的長度l=0.810m．金屬絲的電阻大約為4Ω，先用伏安法測(cè)出金屬絲的電阻，然后根據(jù)電阻定律計(jì)算出該金屬材料的電阻率．
（1）若用纏繞法測(cè)得金屬絲纏繞的寬度是5cm，且金屬絲共纏繞了50圈，則該金屬絲的直徑為1mm．
（2）在用伏安法測(cè)定金屬絲的電阻時(shí)，除被測(cè)電阻絲外，還有如下供選擇的實(shí)驗(yàn)器材：
A．直流電源：電動(dòng)勢(shì)約4.5V，內(nèi)阻很小；
B．電流表A₁：量程0～0.6A，內(nèi)阻0.125Ω；
C．電流表A₂：量程0～3.0A，內(nèi)阻0.025Ω；
D．電壓表V：量程0～3V，內(nèi)阻3kΩ；
E．滑動(dòng)變阻器R₁：最大阻值5Ω；
F．滑動(dòng)變阻器R₂：最大阻值50Ω；
G．開關(guān)、導(dǎo)線等．
在可供選擇的器材中，應(yīng)該選用的電流表是B，應(yīng)該選用的滑動(dòng)變阻器是E．
（3）若要求金屬絲兩端的電壓從零開始增大，根據(jù)所選的器材，在如圖所示的方框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖．
（4）若根據(jù)伏安法測(cè)出電阻絲的電阻為R_x=4.1Ω，則這種金屬材料的電阻率為1.6×10^-6Ω•m．（保留二位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）金屬絲寬度處于匝數(shù)是金屬絲的直徑；
（2）求出通過電阻絲的最電流，然后選擇電流表；為方便實(shí)驗(yàn)操作應(yīng)選最大阻值較小的滑動(dòng)變阻器；
（3）根據(jù)題意確定滑動(dòng)變阻器與電流表的接法，然后作出電路圖；
（4）應(yīng)用電阻定律求出電阻率．

解答 解：（1）金屬絲纏繞的寬度是5cm，且金屬絲共纏繞了50圈，則該金屬絲的直徑：d=$\frac{5cm}{50}$=0.1cm=1mm；
（2）電壓表量程為3V，金屬絲的最大電流約為：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3}{4}$=0.75A，如果選量程為3A的電流表，最大偏角不到其量程的三分之一，誤差太大，應(yīng)選量程為0.6A的電流表B；為方便實(shí)驗(yàn)操作，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選E．
（3）電壓從零開始變化，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法，金屬絲電阻越為4Ω，電壓表內(nèi)阻約為3kΩ，電流表內(nèi)阻約為0.125Ω，電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于金屬絲電阻，電流表應(yīng)采用外接法，電路圖如圖所示：
（4）金屬絲電阻：R=ρ$\frac{l}{S}$=ρ$\frac{l}{π（\fracmlmomkg{2}）^{2}}$，電阻率：ρ=$\frac{π6gnyxle^{2}R}{4l}$=$\frac{3.14×0.00{1}^{2}×4.1}{4×0.810}$≈1.6×10^-6Ω•m；
故答案為：（1）1；（2）B；E； （3）電路圖如圖所示；（4）1.6×10^-6．

點(diǎn)評(píng) 本題關(guān)鍵：（1）用伏安法測(cè)電阻時(shí)安培表內(nèi)、外接法的選擇原則是“大內(nèi)小外”，即對(duì)于大電阻采用安培表內(nèi)接法，對(duì)于小電阻采用安培表外接法；（2）需要有較大的電壓測(cè)量范圍時(shí)，滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法．