Question

在“測(cè)定金屬的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，所用金屬電阻絲的電阻約為30Ω．
（1）用螺旋測(cè)微器測(cè)量電阻絲直徑，其示數(shù)如圖1所示，則該電阻絲直徑的測(cè)量值為d=

0.182

mm；

（2）為了便于調(diào)節(jié)電路，并且能較準(zhǔn)確的測(cè)出電阻絲兩端的電壓和其中的電流值，實(shí)驗(yàn)室提供了如下器材：
電壓表V（量程0～3V，內(nèi)阻約3kΩ）；
電流表A（量程0～100mA，內(nèi)阻約5Ω）；
滑動(dòng)變阻器R（0～10Ω）；
電源E（電動(dòng)勢(shì)為4.5V，內(nèi)阻不計(jì)）；
開(kāi)關(guān)、若干導(dǎo)線等．
如圖2所示，將電阻絲拉直后兩端固定在刻度尺兩端的接線柱a和b上，刻度尺的中間有一個(gè)可沿電阻絲滑動(dòng)的觸頭P，觸頭的另一端為接線柱c；當(dāng)用手按下觸頭P時(shí)，觸頭P才與電阻絲接觸，接觸點(diǎn)的位置刻度可在刻度尺上讀出．實(shí)驗(yàn)中改變觸頭P與電阻絲接觸點(diǎn)的位置，并移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，使電流表的示數(shù)I保持不變，分別測(cè)量出多組接入電路中電阻絲的長(zhǎng)度L與對(duì)應(yīng)的電壓U；請(qǐng)?jiān)趫D3中完成實(shí)驗(yàn)電路的連接．（要求：能改變電阻絲的測(cè)量長(zhǎng)度和進(jìn)行多次測(cè)量）
（3）利用測(cè)量數(shù)據(jù)畫(huà)出U-L圖線，如圖4所示，其中（L₀，U₀）是U-L圖線上的一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)．根據(jù)U-L圖線，用電阻絲的直徑d、電流I和坐標(biāo)（L₀，U₀）可計(jì)算得出電阻絲的電阻率p=

πd2U0

4IL0

（用所給字母表示）．

Answer 1

分析：（1）螺旋測(cè)微器固定刻度示數(shù)與可動(dòng)刻度示數(shù)之和是螺旋測(cè)微器的示數(shù)．
（2）根據(jù)電壓表量程選擇電源，根據(jù)電路最大電流選擇電流表，在保證電路安全的前提下，應(yīng)選最大阻值較小的滑動(dòng)變阻器．
確定滑動(dòng)變阻器與電流表的接法，然后作出電路圖．根據(jù)電路圖作出實(shí)物電路圖．
（3）根據(jù)電阻定律和歐姆定律求出電阻率的表達(dá)式．

解答：解：（1）由圖示螺旋測(cè)微器可知，固定刻度示數(shù)為0mm，可動(dòng)刻度示數(shù)為18.2×0.01mm=0.182mm，螺旋測(cè)微器的示數(shù)為
0mm+0.182mm=0.182mm（0.181～0.185均正確）．
（2）電源電壓為4.5V，所以電壓表選擇V₁，電路最大電流約為：I=

E

R+r

=0.15A，所以電流表選擇A₁，為方便實(shí)驗(yàn)操作，滑動(dòng)變阻器的范圍不能過(guò)大，應(yīng)選R₁；電壓表與電阻絲并聯(lián)，再與電流表串聯(lián)接入變阻器兩端，而滑動(dòng)變阻器分壓式接入電路，如圖所示：
（3）根據(jù)歐姆定律得：U=IR，根據(jù)電阻定律得：R=ρ

L

S

=ρ

L

π( d 2 )2

，聯(lián)立解得：U₀=

4ρIL0

πd2

，
電阻率：ρ=

πd2U0

4IL0

．
故答案為：（1）0.182；（2）如圖所示；（3）

πd2U0

4IL0

．

點(diǎn)評(píng)：解決本題的關(guān)鍵掌握螺旋測(cè)微器的讀數(shù)方法，螺旋測(cè)微器的讀數(shù)方法是固定刻度讀數(shù)加上可動(dòng)刻度讀數(shù)，在讀可動(dòng)刻度讀數(shù)時(shí)需估讀．
測(cè)量電阻最基本的原理是伏安法，電路可分為測(cè)量電路和控制電路兩部分設(shè)計(jì)．測(cè)量電路要求精確，誤差小，可根據(jù)電壓表、電流表與待測(cè)電阻阻值倍數(shù)關(guān)系，選擇電流表內(nèi)、外接法．控制電路關(guān)鍵是變阻器的分壓式接法或限流式接法．