Question

16．在“測定金屬絲電阻率”實驗中，若粗估金屬絲的電阻R_x約為3Ω，為盡可能減小誤差，要求金屬絲發(fā)熱功率P＜0.75W，備有的儀器如下：
A．3V電池組
B．電流表（0～0.6A，內(nèi)阻0.5Ω）
C．電流表（0～3A，內(nèi)阻0.01Ω）
D．電壓表（0～3V，內(nèi)阻1kΩ）
E．電壓表（0～15V，內(nèi)阻5kΩ）
F．滑動變阻器（0～20Ω，額定電流1A）
G．滑動變阻器（0～100Ω，額定電流1A）
（1）為盡可能減小誤差，應(yīng)從上表中選用的器材是ABDF（填選項字母）；

（2）實驗中用螺旋測微器測量金屬絲直徑時，讀數(shù)如圖1，則金屬絲直徑為3.853 mm；
（3）在圖2方框中畫出實驗電路圖；
（4）在圖3實物圖中，將各器材連接實驗電路：（左邊是電壓表，右邊是電流表；電源和電表的右側(cè)是正極．）
（5）某次測量電表的指針如圖4，則電壓表讀數(shù)是1.25V；電流表讀數(shù)是0.22A；

（6）假設(shè)在某次測量過程中，金屬絲兩端電壓為U，流過的電流為I，金屬絲的長為L，直徑為D，則該金屬絲的電阻率ρ=$\frac{πU{D}^{2}}{4IL}$．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)P=I²R求解最大電流，根據(jù)U=IR求解電阻絲兩端的最大電壓，根據(jù)閉合電路歐姆定律求解全電路的最小電阻，從而進一步確定電流表和電壓表的選擇；
（2）螺旋測微器的讀數(shù)先讀出固定刻度的讀數(shù)，然后讀可動刻度的讀數(shù)．
（3）滑動變阻器可采用分壓式接法，電阻絲電阻較小，采用安培表外接法；
（4）根據(jù)電路圖連接實物圖；
（2）由于待測電阻阻值較小，因此安培表采用外接法，滑動變阻器阻值大于待測電阻，因此采用限流接法．
（3）根據(jù)指針的指示可知電壓表的具體讀數(shù)，根據(jù)電阻定律R=ρ$\frac{L}{S}$可以求出電阻率的表達式．

解答 解：：（1）電源A必選；
根據(jù)P=I²R，最大電流I=$\sqrt{\frac{P}{R}}$=$\sqrt{\frac{0.75}{3}}$=0.5A，故電流表選擇B；
電阻絲兩端的最大電壓U=IR=0.5×3V=1.5V，故電壓表選擇D；
滑動變阻器最小電阻R₁=$\frac{6}{0.5}$-3Ω=9Ω，故選擇F，操作方便；
故選：ABDF；
（2）螺旋測微器的主尺讀數(shù)為3.5mm，可動部分讀數(shù)為：0.01×35.3mm=0.353mm，
因此最終讀數(shù)為3.5mm+0.353mm=3.853mm，由于需要估讀，因此在范圍3.852-3.854均正確；
（3）滑動變阻器采用分壓式接法，電阻絲電阻較小，大內(nèi)小外，采用安培表外接法；
電路圖如圖所示：

            圖1
（4）根據(jù)電路圖，連接實物圖，如下圖所示：

               圖2
（5）根據(jù)電壓表的指針指示可知，此時電壓為：1.25V，而電流表讀數(shù)是0.22A；
（6）根據(jù)歐姆定律得：R=$\frac{U}{I}$…①
根據(jù)電阻電流得：R=ρ$\frac{L}{S}$…②
導線的橫街面積為：S=$\frac{π{D}^{2}}{4}$…③
聯(lián)立①②③解得：ρ=$\frac{πU{D}^{2}}{4IL}$．
故答案為：（1）ABDF；  （2）3.853；（3）如上圖2所示：（4）如上圖3所示；（5）1.25，0.22；（6）$\frac{πU{D}^{2}}{4IL}$．

點評 本題關(guān)鍵明確實驗原理和誤差來源，從減小誤差的角度去選擇儀器；螺旋測微器和毫米刻度尺讀數(shù)要估讀；
并考查了實驗器材的選取、設(shè)計實驗電路圖，是實驗的�？紗栴}，一定要掌握；平時要加強練習，熟練掌握基礎(chǔ)知識即可正確解題．