Question

8．利用如圖甲所示的電路測(cè)量某種電阻絲材料的電阻率，所用電阻絲的電阻約為20Ω．帶有刻度尺的木板上有a和b兩個(gè)接線(xiàn)柱，把電阻絲拉直后固定在接線(xiàn)柱a和b上．在電阻絲上夾上一個(gè)帶有接線(xiàn)柱c的小金屬夾，沿電阻絲移動(dòng)金屬夾，可改變其與電阻絲接觸點(diǎn)P的位置，從而改變接入電路中電阻絲的長(zhǎng)度．可供選擇的器材還有：

電池組E（電動(dòng)勢(shì)為3.0V，內(nèi)阻約1Ω）；
電流表A₁（量程0～100mA，內(nèi)阻約5Ω）；
電流表A₂（量程0～0.6A，內(nèi)阻約0.2Ω）；
電阻箱R（0～999.9Ω）；
開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)若干．
實(shí)驗(yàn)操作步驟如下：
A．用螺旋測(cè)微器在電阻絲上三個(gè)不同的位置分別測(cè)量電阻絲的直徑；
B．將選用的實(shí)驗(yàn)器材，按照?qǐng)D甲連接實(shí)驗(yàn)電路；
C．調(diào)節(jié)電阻箱使其接入電路中的電阻值較大；
D．將金屬夾夾在電阻絲上某位置，閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)整電阻箱的阻值，使電流表滿(mǎn)偏，然后斷開(kāi)開(kāi)關(guān)．記錄電阻箱的電阻值R和接入電路的電阻絲長(zhǎng)度L；
E．改變金屬夾與電阻絲接觸點(diǎn)的位置，閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)整電阻箱的阻值，使電流表再次滿(mǎn)偏．重復(fù)多次，記錄每一次電阻箱的電阻值R和接入電路的電阻絲長(zhǎng)度L；
F．?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)，整理好器材．
①某次測(cè)量電阻絲直徑d時(shí)，螺旋測(cè)微器示數(shù)如圖乙所示，則d=0.730mm；
②實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)選擇A₁（填“A₁”或“A₂”）；
③用記錄的多組電阻箱的阻值R和對(duì)應(yīng)的接入電路中電阻絲長(zhǎng)度L的數(shù)據(jù)，繪出了如圖丙所示的R-L關(guān)系圖線(xiàn)，圖線(xiàn)在R軸的截距為R₀，在L軸的截距為L(zhǎng)₀，再結(jié)合測(cè)出的電阻絲直徑d，寫(xiě)出電阻絲的電阻率表達(dá)式ρ=$\frac{πxkna113^{2}{R}_{0}}{4{L}_{0}}$（用給定的物理量符號(hào)和已知常數(shù)表示）．
④本實(shí)驗(yàn)中，電流表的內(nèi)阻對(duì)電阻率的測(cè)量結(jié)果無(wú)影響（填“有”或“無(wú)”）．

Answer 1

分析 ①螺旋測(cè)微器固定刻度與可動(dòng)刻度示數(shù)之和是螺旋測(cè)微器的示數(shù)．
②根據(jù)電路最大電流選擇電流表．
③由實(shí)驗(yàn)步驟可知，電源電動(dòng)勢(shì)不變，電路電流始終等于電流表的滿(mǎn)偏電流，電路電流不變，由此可知，電路總電阻不變，由圖象及串聯(lián)電路特點(diǎn)可以求出電路總電阻，由電阻定律及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以求出電阻率的表達(dá)式．
④應(yīng)用圖象法求電阻率，電流表內(nèi)阻對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒(méi)有影響．

解答 解：①由圖示螺旋測(cè)微器可知，固定刻度是0.5mm，
可動(dòng)刻度是23.0×0.01mm=0.230mm，金屬絲直徑d=0.5mm+0.230mm=0.730mm．
②電路最大電流約為I=$\frac{E}{R+r}$=$\frac{3V}{1Ω+20Ω}$≈0.14A，不到0.6A的四分之一，
如果使用電流表A₂實(shí)驗(yàn)較大，因此電流表應(yīng)選A₁．
③由實(shí)驗(yàn)步驟可知，外電路電阻不變，由串聯(lián)電路特點(diǎn)可知，
外電路總電阻R_總=R+R_電阻絲=R+ρ$\frac{L}{S}$=R+ρ$\frac{L}{π（\fracsfb15xt{2}）^{2}}$=R+ρ$\frac{4L}{πxa61gdf^{2}}$，
由圖象可知，當(dāng)電阻絲接入電路的長(zhǎng)度為零是，電路總電阻R_總=R₀，
則R+ρ$\frac{4L}{πgngdqn5^{2}}$=R₀，R=R₀-ρ$\frac{4L}{πzhzqdbs^{2}}$，圖象斜率k=$\frac{{R}_{0}}{{L}_{0}}$=$\frac{4ρ}{πog11hzr^{2}}$，則電阻率ρ=$\frac{π53o2vyq^{2}{R}_{0}}{4{L}_{0}}$；
④應(yīng)用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，電流表內(nèi)阻對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒(méi)有影響．
故答案為：①0.730；②A₁；③$\frac{πfnpmoqi^{2}{R}_{0}}{4{L}_{0}}$；④無(wú)．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了螺旋測(cè)微器讀數(shù)、實(shí)驗(yàn)器材的選擇、求電阻率表達(dá)式、實(shí)驗(yàn)誤差分析；螺旋測(cè)微器固定刻度與可動(dòng)刻度示數(shù)之和是螺旋測(cè)微器示數(shù)，螺旋測(cè)微器需要估讀．