Question

16．在“测定金属丝电阻率”实验中，若粗估金属丝的电阻R_x约为3Ω，为尽可能减小误差，要求金属丝发热功率P＜0.75W，备有的仪器如下：
A．3V电池组
B．电流表（0～0.6A，内阻0.5Ω）
C．电流表（0～3A，内阻0.01Ω）
D．电压表（0～3V，内阻1kΩ）
E．电压表（0～15V，内阻5kΩ）
F．滑动变阻器（0～20Ω，额定电流1A）
G．滑动变阻器（0～100Ω，额定电流1A）
（1）为尽可能减小误差，应从上表中选用的器材是ABDF（填选项字母）；

（2）实验中用螺旋测微器测量金属丝直径时，读数如图1，则金属丝直径为3.853 mm；
（3）在图2方框中画出实验电路图；
（4）在图3实物图中，将各器材连接实验电路：（左边是电压表，右边是电流表；电源和电表的右侧是正极．）
（5）某次测量电表的指针如图4，则电压表读数是1.25V；电流表读数是0.22A；

（6）假设在某次测量过程中，金属丝两端电压为U，流过的电流为I，金属丝的长为L，直径为D，则该金属丝的电阻率ρ=$\frac{πU{D}^{2}}{4IL}$．

Answer 1

分析 （1）根据P=I²R求解最大电流，根据U=IR求解电阻丝两端的最大电压，根据闭合电路欧姆定律求解全电路的最小电阻，从而进一步确定电流表和电压表的选择；
（2）螺旋测微器的读数先读出固定刻度的读数，然后读可动刻度的读数．
（3）滑动变阻器可采用分压式接法，电阻丝电阻较小，采用安培表外接法；
（4）根据电路图连接实物图；
（2）由于待测电阻阻值较小，因此安培表采用外接法，滑动变阻器阻值大于待测电阻，因此采用限流接法．
（3）根据指针的指示可知电压表的具体读数，根据电阻定律R=ρ$\frac{L}{S}$可以求出电阻率的表达式．

解答 解：：（1）电源A必选；
根据P=I²R，最大电流I=$\sqrt{\frac{P}{R}}$=$\sqrt{\frac{0.75}{3}}$=0.5A，故电流表选择B；
电阻丝两端的最大电压U=IR=0.5×3V=1.5V，故电压表选择D；
滑动变阻器最小电阻R₁=$\frac{6}{0.5}$-3Ω=9Ω，故选择F，操作方便；
故选：ABDF；
（2）螺旋测微器的主尺读数为3.5mm，可动部分读数为：0.01×35.3mm=0.353mm，
因此最终读数为3.5mm+0.353mm=3.853mm，由于需要估读，因此在范围3.852-3.854均正确；
（3）滑动变阻器采用分压式接法，电阻丝电阻较小，大内小外，采用安培表外接法；
电路图如图所示：

            图1
（4）根据电路图，连接实物图，如下图所示：

               图2
（5）根据电压表的指针指示可知，此时电压为：1.25V，而电流表读数是0.22A；
（6）根据欧姆定律得：R=$\frac{U}{I}$…①
根据电阻电流得：R=ρ$\frac{L}{S}$…②
导线的横街面积为：S=$\frac{π{D}^{2}}{4}$…③
联立①②③解得：ρ=$\frac{πU{D}^{2}}{4IL}$．
故答案为：（1）ABDF；  （2）3.853；（3）如上图2所示：（4）如上图3所示；（5）1.25，0.22；（6）$\frac{πU{D}^{2}}{4IL}$．

点评 本题关键明确实验原理和误差来源，从减小误差的角度去选择仪器；螺旋测微器和毫米刻度尺读数要估读；
并考查了实验器材的选取、设计实验电路图，是实验的常考问题，一定要掌握；平时要加强练习，熟练掌握基础知识即可正确解题．