Question

5．利用米尺和如图甲所示的器材（其中电流表的内阻为1Ω，电压表的内阻为5kΩ）测量一根粗细均匀的阻值约为5Ω的金属丝的电阻率．

（1）用笔画线代替导线，将实物图甲补全（已知电源的电动势为6V，滑动变阻器的阻值为0～20Ω）．
（2）实验时用米尺测量金属丝的长度示数如图乙所示，电流表、电压表的读数如图丙所示．由图可以读出金属丝的长度L=30.50cm，流过金属丝的电流强度I=0.44A，金属丝两端的电压U=2.20V．
（3）若用螺旋测微器测得电阻丝的直径为d=0.800mm，则代入有关数据求出该电阻丝的电阻率ρ=8.24×10^-6Ω•m（保留三位有效数字）．

Answer 1

分析 （1）根据电源电动势大小选择电压表量程；根据I=$\frac{U}{{R}_{x}}$ 求出通过电流表的最大电流来选择电流表量程；根据电压表内阻远大于待测电阻可知电流表应选外接法；根据待测电阻小于变阻器全电阻可知变阻器可以用限流式接法．
（2）明确各种仪器的读数原理和估读要求，对刻度尺、电流表及电压表：
若最小分度出现“1”则可以估读到最小刻度的$\frac{1}{10}$；若最小分度出现“2”则应估读到最小分度的$\frac{1}{2}$；若最小分度出现“5”则应估读到最小分度的$\frac{1}{5}$，对螺旋测微器读数时注意半毫米刻度线，以及估读到0.01mm即可；
（3）根据电阻定律列式，利用（2）中数据即可求解．

解答 解：（1）由于金属丝的电阻比电压表的内阻小得多，因此采用电流表外接法；由于金属丝的电阻比滑动变阻器的总电阻要小，因此采用限流式接法，为了保证滑动变阻器起限流作用，滑动变阻器应该连接“B、C”或“A、D”几个接线柱；由题图可以看出电流表应该连接“-”接线柱和“0.6”接线柱，具体连线如图所示．

（2）由图可以看出：电压表的量程是3 V，最小分度为0.1V，所以读数是2.20 V；电流表的量程是0.6 A，最小分度为0.02A，所以读数是0.44 A；
由于螺旋测微器的半毫米刻度线已经露出，因此读数是1.850×10^-3 m；
米尺的读数是40.50 cm-10.00 cm=30.50 cm．
（3）由电阻定律得
ρ=$\frac{RS}{l}$=$\frac{4π{d}^{2}}{4IL}$Ω•m=$\frac{2.20×3.14×（8.0×1{0}^{-3}）^{2}}{4×0.44×30.50×1{0}^{-2}}$Ω•m=8.24×10^-6Ω•m．
故答案为：（1）如图所示；　（2）30.50；0.44；2.20；（3）8.24×10^-6

点评 本题考查测量电动势和内电阻的实验，要明确：
（1）应掌握电学实验中，要通过估算来选择仪器，注意伏安法时电流表内外接法的选择方法，以及滑动变阻器采用分压和限流接法的要求．
（2）应掌握电压表与电流表读数方法以及“十分之一”、“五分之一”、“二分之一”估读的含义，并掌握螺旋测微器的使用及读数．