Question

5．某同學(xué)做“測定金屬絲的電阻率”實驗．實驗室提供了如下實驗器材：
A．電源電動勢E（3V，內(nèi)阻約1Ω）；
B．電流表A₁（0～0.6A，內(nèi)阻r₁約5Ω）；
C．電流表A₂（0～10mA，內(nèi)阻r₂=10Ω）；
D．電壓表V（0～15V，內(nèi)阻約3kΩ）；
E．定值電阻R₀=290Ω；
F．滑動變阻器R₁（0～5Ω，額定電流1A）；
G．滑動變阻器R₂（0～150Ω，額定電流0.3A）；
H．開關(guān)，導(dǎo)線若干，待測金屬絲R_x．
（1）請根據(jù)你選擇的實驗器材在方框內(nèi)畫出實驗電路圖并表明所選器材的字母代號．（待測金屬絲的電阻約為幾歐姆）
（2）如果所測金屬絲的直徑為d，接入電路金屬絲的長度為L，電表A₁、A₂、V的讀數(shù)分別用I₁、I₂、V₁表示，根據(jù)你上面所設(shè)計的實驗電路，所測金屬絲的電阻的表達(dá)式為R=$\frac{{I}_{2}（{R}_{0}+{r}_{2}）}{{I}_{1}-{I}_{2}}$，若所測金屬絲的電阻值為R，所測金屬絲電阻率的表達(dá)式為ρ=$\frac{πq6iocfv^{2}R}{4L}$（用R、L、d表示）．

Answer 1

分析 根據(jù)實驗原理與所給實驗器材選擇實驗需要的實驗器材，根據(jù)實驗器材與實驗?zāi)康脑O(shè)計實驗原理圖．
根據(jù)實驗電路圖應(yīng)用歐姆定律求出電阻表達(dá)式，由電阻定律求出電阻率的表達(dá)式．

解答 解：（1）電壓表量程為15V，電源電動勢為3V，用電壓表測電壓誤差太大，不能用電壓表測電壓，可以用內(nèi)阻已知的電流表A₂與定值電阻串聯(lián)組成電壓表測電壓，電路最大電流約為I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3}{5}$=0.6A，電流表應(yīng)選A₁，
待測電阻絲阻值約為幾Ω，電流表內(nèi)阻約為5Ω，電壓表內(nèi)阻為10+290=300Ω，電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于電阻絲電阻，電流表應(yīng)采用外接法，為測多組實驗數(shù)據(jù)、方便實驗操作，滑動變阻器應(yīng)選擇R₁并采用分壓接法，實驗電路圖如圖所示：

（2）由電路圖可知，電阻兩端電壓為：U=I₂（R₀+r₂），
待測電阻阻值為：R_X=$\frac{U}{{I}_{X}}$=$\frac{{I}_{2}（{R}_{0}+{r}_{2}）}{{I}_{1}-{I}_{2}}$，
電阻為：R=ρ$\frac{L}{S}$=ρ$\frac{L}{π（\frac2bnlxnv{2}）^{2}}$，
則電阻率為：ρ=$\frac{πvdjzfed^{2}R}{4L}$；
故答案為：（1）如上圖所示；（2）$\frac{{I}_{2}（{R}_{0}+{r}_{2}）}{{I}_{1}-{I}_{2}}$，$\frac{π7hhm0xv^{2}R}{4L}$．

點評 本題考查了實驗器材選擇與實驗電路設(shè)計，知道實驗原理、知道實驗器材的選擇原則選擇實驗器材，然后設(shè)計實驗電路．