Question

【題目】某同學(xué)要測(cè)量一段金屬絲的電阻率，使用的器材如下：

A. 待測(cè)金屬絲Rx（阻值約為5 Ω）

B. 學(xué)生電源E（電動(dòng)勢(shì)為10 V，內(nèi)阻忽略不計(jì))

C. 電流表A1（量程0.6 A，內(nèi)阻r1約為0.5 Ω）

D. 電流表A2（量程200 μA，內(nèi)阻r2= 3000 Ω）

E. 定值電阻R1（阻值為2 kΩ）

F. 定值電阻R2（阻值為12 kΩ）

G. 滑動(dòng)變阻器 R3（總阻值為10 Ω）

H. 滑動(dòng)變阻器 R4（總阻值為20 Ω）

I. 米尺

G. 鱷魚夾

K. 電鍵和導(dǎo)線若干

(1)將選用的實(shí)驗(yàn)器材連接成如圖甲所示的電路，其中R0與Rx之間用鱷魚夾連接，電鍵S閉合前，應(yīng)先將鱷魚夾移至Rx的最______端（填“左”或“右”），滑動(dòng)變阻器R的滑動(dòng)觸頭P移至最______端（填“左”或“右”）；

(2)圖甲中的滑動(dòng)變阻器R應(yīng)選用______（選填“R3”或“R4”），定值電阻R0應(yīng)選用______（選填“R1”或“R2”）；

(3)實(shí)驗(yàn)中用螺旋測(cè)微器在金屬絲的不同位置測(cè)量其直徑，其中某次測(cè)量的結(jié)果如圖乙所示，讀數(shù)為______mm；

(4)閉合電鍵S，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器觸頭P的位置，使電流表A1接近滿偏，并記下其示數(shù)I1。保持P位置不動(dòng)，逐漸改變鱷魚夾的位置，記下不同位置時(shí)電流表A2的示數(shù)I和鱷魚夾離Rx左端的距離L；

(5)以I為縱軸（電流表A2的示數(shù)I << I1），L為橫軸，作出圖像，若圖像的斜率為k，金屬絲的橫截面積用S表示，則金屬絲電阻率的計(jì)算表達(dá)式為ρ = ______（用題中所給的字母k、S、I1、R0、r2表示）。

Answer 1

【答案】左 右 R4 R2 0.620

【解析】

(1)[1]實(shí)驗(yàn)開(kāi)始之前，應(yīng)先將鱷魚夾移至Rx的最左端，此時(shí)電阻R0被短路，電流表A2的電流最小，保證電路安全。

[2]實(shí)驗(yàn)開(kāi)始之前，滑動(dòng)變阻器R的滑動(dòng)觸頭P應(yīng)移至最右端，此時(shí)接入電路的電阻最大，電流表A1的電流最小，保證電路安全。

(2)[3]圖甲中的滑動(dòng)變阻器R選用R3時(shí)，電路中的最小電流約為

此電流大于電流表A1的量程，實(shí)驗(yàn)不安全，所以滑動(dòng)變阻器R選應(yīng)用R4。

[4]定值電阻R0選用R2時(shí)，電流表A2被改裝成的電壓表的量程為

這一量程更符合實(shí)驗(yàn)的要求，所以應(yīng)選R2。

(3)[5]螺旋測(cè)微器的固定刻度讀數(shù)為0.5mm，可動(dòng)刻度讀數(shù)為

0.01 × 12.0 mm = 0.120 mm

所以最終讀數(shù)為

0.5 mm + 0.120 mm = 0.620 mm

(5)[6]由歐姆定律和電阻定律得

整理得

所以圖像的斜率為

解得