Question

19．在“测定金属导体的电阻率”的实验中，待测金属导线的电阻R_x约为5Ω．实验室备有下列实验器材
A．电压表V₁（量程3V，内阻约为15KΩ）
B．电压表V₂ （量程15V，内阻约为75KΩ）
C．电流表A₁（量程3A，内阻约为0.2Ω）
D．电流表A₂（量程600mA．，内阻约为1Ω）
E．变阻器R₁ （0～100Ω，0.3A）
F．变阻器R₂ （0～2000Ω，0.1A）
G．电池E（电动势为3V，内阻约为0.3Ω）
H．开关S，导线若干

（1）为提高实验精确度，减小实验误差，应选用的实验器材有ADEGH．
（2）为减小实验误差，应选用图1中b（填“a”或“b”）为该实验的电原理图，并按所洗择的电原理图把实物图2用导线连接起来．
（3）若用刻度尺测得金属丝长度为L，用螺旋测微器测得导线的直径为d，两电表的示数分别如图3所示，则电压表读数为1.20V，电流表读数为0.50A，电阻率表达式为ρ=$\frac{Uπ{d}^{2}}{4IL}$．（用U、I、L、d表示）

Answer 1

分析 （1）根据电源电动势选择电压表，由欧姆定律求出电路最大电流，根据电路最大电流选择电流表，为方便实验操作，应选最大阻值较小的滑动变阻器．
（2）根据待测电阻阻值与电表内阻的关系确定电流表采用内接法还是外接法，然后选择实验电路．
（3）由图示电表读出其示数，应用欧姆定律求出电阻阻值，由电阻定律求出电阻率．

解答 解：（1）伏安法测电阻，需要：G、电池E（电动势为3V，内阻约为0.3Ω），H、开关S，导线若干；电源电动势是3V，因此电压表可选：A、电压表V₁（量程3V，内阻约为15KΩ），
电路最大电流约为：I=$\frac{E}{R}$=$\frac{3}{5}$A=0.6A=600mA，如果选用量程是3A的电流表，电流表指针偏转角度不到电表刻度的三分之一，为提高实验精度，电流表可选：D．电流表A₂（量程600mA，内阻约为1Ω）；为方便实验操作，滑动变阻器应选：E、变阻器R₁（0～100Ω，0.3A）；
即需要的实验器材有：ADEGH；
（2）$\frac{{R}_{V}}{R}$=$\frac{15000}{5}$=3000，
$\frac{R}{{R}_{A}}$=$\frac{5}{1}$=5，
则有$\frac{{R}_{V}}{R}$＞$\frac{R}{{R}_{A}}$，电流表应选择外接法，因此实验电路应选b．
根据电路图，结合量程及正负接，实物图如下图所示：

（3）由图示电压表可知，其量程为3V，分度值为0.1V，所示为1.2V，由图示电流表可知，其量程为0.6A，分度值为0.02A，示数为0.5A，电阻阻值：R=$\frac{U}{I}$
再由R=ρ$\frac{L}{S}$
可知，电阻率：ρ=$\frac{RS}{L}$=$\frac{Uπ{d}^{2}}{4IL}$
故答案为：（1）A D E G H； （2）b，如上图所示；（3）1.20，0.50，ρ=$\frac{Uπ{d}^{2}}{4IL}$．

点评 本题考查了实验器材的选取、实验电路的选择、连接实物电路图；要掌握实验器材的选取原则：安全性原则、精确性原则、方便实验操作；确定电流表的接法是正确解题的关键．