Question

8．在“測定金屬的電阻率”的實驗中：

①用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，其示數(shù)如圖1所示，則該金屬絲直徑的測量值d=0.384mm；
②按圖2所示的電路圖測量金屬絲的電阻R_x（阻值約為15Ω）．實驗中除開關(guān)、若干導線之外還提供下列器材：
電壓表V（量程0～3V，內(nèi)阻約3kΩ）；
電流表A₁（量程0～200mA，內(nèi)阻約3Ω）；
電流表A₂（量程0～0.6A，內(nèi)阻約0.1Ω）；
滑動變阻器R₁（0～50Ω）；
滑動變阻器R₂（0～200Ω）；
電源E（電動勢為3.0V，內(nèi)阻不計）．
為了調(diào)節(jié)方便，測量準確，實驗中電流表應(yīng)選${A}_{1}^{\;}$，滑動變阻器應(yīng)選${R}_{1}^{\;}$．（選填器材的名稱符號）
③請根據(jù)圖2所示電路圖，用連線代替導線將圖3中的實驗器材連接起來，并使滑動變阻器的滑片P置于b端時接通電路后的電流最�。�
④若通過測量可知，金屬絲的長度為l，直徑為d，通過金屬絲的電流為I，金屬絲兩端的電壓為U，由此可計算得出金屬絲的電阻率ρ=$\frac{π{Ud}_{\;}^{2}}{4l}$．（用題目所給字母和通用數(shù)學符號表示）
⑤在按圖2電路測量金屬絲電阻的實驗中，將滑動變阻器R₁、R₂分別接入實驗電路，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片P的位置，以R表示滑動變阻器可接入電路的最大阻值，以R_P表示滑動變阻器接入電路的電阻值，以U表示R_x兩端的電壓值．在圖4中U隨$\frac{{R}_{P}}{R}$變化的圖象可能正確的是A．（圖線中實線表示接入R₁時的情況，虛線表示接入R₂時的情況）

Answer 1

分析 （1）螺旋測微器的讀數(shù)方法為：先讀固定部分，再讀轉(zhuǎn)動部分，最后結(jié)果等于固定部分加上轉(zhuǎn)動部分與0.01的乘積；
（2）根據(jù)電路結(jié)構(gòu)分析電路中的最大電流，則可以選擇電流表；本實驗中兩滑動變阻器阻值均大于待測電阻，故可以采用限流接法；根據(jù)方便調(diào)節(jié)的性質(zhì)選擇變阻器；
（3）根據(jù)原理圖及實驗要求得出對應(yīng)的實物圖；
（4）根據(jù)歐姆定律可求得電阻，再根據(jù)電阻定律可求得電阻率；
（5）根據(jù)閉合電路歐姆定律可得出對應(yīng)的電壓與電阻的關(guān)系，則由排除法可以得出對應(yīng)的圖象．

解答 解：①螺旋測微器的讀數(shù)為d=0+38.4×0.01mm=0.384mm；
②由于通過待測電阻的最大電流為${I}_{max}^{\;}$=$\frac{U}{{R}_{x}^{\;}}$=$\frac{3}{15}A$=0.2A=200mA，所以電流表應(yīng)選擇${A}_{1}^{\;}$；
根據(jù)閉合電路歐姆定律可求出電路中需要的最大電阻應(yīng)為${R}_{max}^{\;}$=$\frac{E}{{\frac{1}{3}I}_{A}^{\;}}$=$\frac{3}{\frac{1}{3}×0.2}Ω$=45Ω，則變阻器需要的最大電阻為45-15=30Ω，所以為調(diào)節(jié)方便，變阻器應(yīng)選擇${R}_{1}^{\;}$；
③實物連線圖如圖所示：

④根據(jù)歐姆定律應(yīng)有R=$\frac{U}{I}$，R=$\frac{ρl}{\frac{1}{4}{πd}_{\;}^{2}}$，聯(lián)立可得ρ=$\frac{πUneg2fs9^{2}}{4IL}$；
⑤根據(jù)閉合電路歐姆定律應(yīng)有U=$\frac{E}{{R}_{P}+{R}_{x}}{R}_{x}$=$\frac{E}{\frac{{R}_{P}}{R}×R+{R}_{x}}{R}_{x}$
則說明在R和R_x不變時，U與$\frac{{R}_{P}}{R}$不是一次函數(shù)關(guān)系，故只能是曲線；故CD錯誤；
當R分別為R₁和R₂時，由公式可知，R越大，在相同的$\frac{{R}_{P}}{R}$前提下，U將越��；故只有A正確；
故選：A．
故答案為：（1）0.384；（2）A₁；R₁；（3）如圖所示；（4）$\frac{πUll2lpvw^{2}}{4IL}$；（5）A．

點評 本題考查測量導體電阻率的實驗，要注意正確分析題目中給出的物理量，從面確定出可用的儀表； 題中同時注意應(yīng)用電學中的基本規(guī)律分析實驗數(shù)據(jù)，并能靈活分析圖象；本題中由于無法直接用公式確定圖象，則可以通過排除法進行分析確定．