Question

5．某實(shí)驗(yàn)小組要“測(cè)定金屬絲的電阻率”．
（1）小組成員先用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑，示數(shù)如圖甲所示，從圖中讀出該金屬絲的直徑d=0.520mm．
（2）精確測(cè)量金屬絲電阻前，先用多用電表粗測(cè)金屬絲的電阻的大小，測(cè)量前先調(diào)節(jié)多用電表，機(jī)械調(diào)零后，將選擇開(kāi)關(guān)打在歐姆擋合適擋位上，再進(jìn)行歐姆調(diào)零；如果選用的擋位為“×10”擋位，測(cè)量時(shí)發(fā)現(xiàn)指針向右偏轉(zhuǎn)角度太大，這時(shí)應(yīng)將選擇開(kāi)關(guān)換成×1擋位（填“×100”或“×1”），換擋后要重新進(jìn)行歐姆調(diào)零，再次測(cè)量電阻時(shí)，指針?biāo)�指位置如圖乙所示，則金屬絲的電阻為12Ω．
（3）為了精確測(cè)量金屬絲的電阻，實(shí)驗(yàn)室提供了額如下器材：
A．電流表A，量程為50mA，內(nèi)阻r=30Ω；
B．電壓表V₁，量程為3V，內(nèi)阻約為2kΩ；
C．電壓表V₂，量程為15V，量程為15V，內(nèi)阻約為4.5kΩ；
D．定值電阻R₀，阻值為20.0Ω；
E．滑動(dòng)變阻器R₁，最大值為20Ω；
F．滑動(dòng)變阻器R₂，最大阻值為200Ω；
G．電源E，電動(dòng)勢(shì)為4V，內(nèi)阻忽略不計(jì)；
H．開(kāi)關(guān)S，導(dǎo)線若干．
實(shí)驗(yàn)中要求電表的讀數(shù)不超過(guò)量程的$\frac{1}{3}$，能測(cè)多組數(shù)據(jù)，并有盡可能高的測(cè)量精確度，該實(shí)驗(yàn)中電壓表應(yīng)選用B，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用E；圖丙所示的方框中畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖，標(biāo)明儀器代號(hào)；若電壓表的示數(shù)為U，電流表的示數(shù)為I，則待測(cè)金屬絲的阻值表達(dá)式為ρ=$\frac{πn5fprf7^{2}U}{4IL}$．

Answer 1

分析 （1）讀數(shù)時(shí)應(yīng)分成整數(shù)部分和小數(shù)部分兩部分來(lái)讀，注意半毫米刻度線以露出；
（2）明確歐姆表指針偏角過(guò)大說(shuō)明待測(cè)電阻過(guò)小即倍率選擇的過(guò)大；
（3）根據(jù)電源的電動(dòng)勢(shì)來(lái)選擇電壓表量程，根據(jù)要求電壓調(diào)節(jié)范圍足夠大可知變阻器應(yīng)采用分壓式接法，應(yīng)選擇阻值小的變阻器以方便調(diào)節(jié)，明確待測(cè)電阻阻值較小時(shí)應(yīng)用電流表外接法，最后依據(jù)電阻定律，即可求解．

解答 解：（1）螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為：d=0.5mm+2.0×0.01mm=0.520mm（0.519～0.521都可以）；
（2）將選擇開(kāi)關(guān)打在歐姆擋合適擋位上，再進(jìn)行歐姆調(diào)零；
歐姆表的指針偏轉(zhuǎn)較大說(shuō)明所選倍率過(guò)大，應(yīng)選擇×1倍率；  
換擋后要重新進(jìn)行歐姆調(diào)零時(shí)，應(yīng)將紅黑表筆短接，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，使指針指在表盤(pán)右端零刻度處；
歐姆表的讀數(shù)為：R=12.0×1Ω=12Ω；
（3）根據(jù)電源E，電動(dòng)勢(shì)為4V，所以電壓表應(yīng)選B；
根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求電壓調(diào)節(jié)范圍足夠大，可知變阻器應(yīng)采用分壓式接法，應(yīng)選擇阻值小的變阻器E，以方便調(diào)節(jié)；
由于待測(cè)電阻滿足$\frac{{R}_{V}}{{R}_{X}}$＞$\frac{{R}_{X}}{{R}_{A}}$，可知電流表應(yīng)用外接法，實(shí)驗(yàn)原理圖如圖所示：

若電壓表的示數(shù)為U，電流表的示數(shù)為I，根據(jù)電阻定律R=$ρ\frac{L}{S}$，則待測(cè)金屬絲的阻值表達(dá)式為ρ=$\frac{πdbnxltp^{2}U}{4IL}$；
故答案為：（1）0.520；（2）×1，歐姆調(diào)零；12；（3）B，E，$\frac{π9jjvxlz^{2}U}{4IL}$．

點(diǎn)評(píng) 應(yīng)明確：①根據(jù)通過(guò)待測(cè)電阻的最大電流來(lái)選擇電流表量程；②當(dāng)待測(cè)電阻滿足$\frac{{R}_{V}}{{R}_{X}}$＞$\frac{{R}_{X}}{{R}_{A}}$時(shí)，電流表應(yīng)用外接法，滿足$\frac{{R}_{V}}{{R}_{X}}$＜$\frac{{R}_{X}}{{R}_{A}}$時(shí)，電流表應(yīng)用內(nèi)接法；③當(dāng)實(shí)驗(yàn)要求電壓調(diào)節(jié)范圍足夠大或變阻器全電阻遠(yuǎn)小于待測(cè)電阻時(shí)，變阻器應(yīng)采用分壓式接法，應(yīng)選擇阻值小的變阻器以方便調(diào)節(jié)．