Question

【题目】某同学要测量一段金属丝的电阻率，使用的器材如下：

A. 待测金属丝Rx（阻值约为5 Ω）

B. 学生电源E（电动势为10 V，内阻忽略不计)

C. 电流表A1（量程0.6 A，内阻r1约为0.5 Ω）

D. 电流表A2（量程200 μA，内阻r2= 3000 Ω）

E. 定值电阻R1（阻值为2 kΩ）

F. 定值电阻R2（阻值为12 kΩ）

G. 滑动变阻器 R3（总阻值为10 Ω）

H. 滑动变阻器 R4（总阻值为20 Ω）

I. 米尺

G. 鳄鱼夹

K. 电键和导线若干

(1)将选用的实验器材连接成如图甲所示的电路，其中R0与Rx之间用鳄鱼夹连接，电键S闭合前，应先将鳄鱼夹移至Rx的最______端（填“左”或“右”），滑动变阻器R的滑动触头P移至最______端（填“左”或“右”）；

(2)图甲中的滑动变阻器R应选用______（选填“R3”或“R4”），定值电阻R0应选用______（选填“R1”或“R2”）；

(3)实验中用螺旋测微器在金属丝的不同位置测量其直径，其中某次测量的结果如图乙所示，读数为______mm；

(4)闭合电键S，调节滑动变阻器触头P的位置，使电流表A1接近满偏，并记下其示数I1。保持P位置不动，逐渐改变鳄鱼夹的位置，记下不同位置时电流表A2的示数I和鳄鱼夹离Rx左端的距离L；

(5)以I为纵轴（电流表A2的示数I << I1），L为横轴，作出图像，若图像的斜率为k，金属丝的横截面积用S表示，则金属丝电阻率的计算表达式为ρ = ______（用题中所给的字母k、S、I1、R0、r2表示）。

Answer 1

【答案】左 右 R4 R2 0.620

【解析】

(1)[1]实验开始之前，应先将鳄鱼夹移至Rx的最左端，此时电阻R0被短路，电流表A2的电流最小，保证电路安全。

[2]实验开始之前，滑动变阻器R的滑动触头P应移至最右端，此时接入电路的电阻最大，电流表A1的电流最小，保证电路安全。

(2)[3]图甲中的滑动变阻器R选用R3时，电路中的最小电流约为

此电流大于电流表A1的量程，实验不安全，所以滑动变阻器R选应用R4。

[4]定值电阻R0选用R2时，电流表A2被改装成的电压表的量程为

这一量程更符合实验的要求，所以应选R2。

(3)[5]螺旋测微器的固定刻度读数为0.5mm，可动刻度读数为

0.01 × 12.0 mm = 0.120 mm

所以最终读数为

0.5 mm + 0.120 mm = 0.620 mm

(5)[6]由欧姆定律和电阻定律得

整理得

所以图像的斜率为

解得