Question

15．現(xiàn)測量一鎳鉻芯電阻線的電阻率，用米尺測出其長度為L，用螺旋測微器測得其直徑為d，用多用電表測得其電阻值約為10Ω，為提高測量的精度，需從下列器材中挑選一些元件，設計電路，重新測量這段導線（圖中用Rx表示）的電阻率．
A．電源E（電動勢為6.0V，內(nèi)阻不計）
B．電壓表 （量程為0～0.6V，內(nèi)阻約為2kΩ）
C．電壓表 （量程為0～6.0V，內(nèi)阻約為6kΩ）
D．電流表 （量程為0～0.6A，內(nèi)阻約為1Ω）
E．電流表 （量程為0～3.0A，內(nèi)阻約為0.1Ω）
F．滑動變阻器 （最大阻值5Ω，額定電流1.0A）
G．滑動變阻器 （最大阻值10Ω，額定電流0.2A）
H．開關S一個，導線若干
（1）如圖甲所示是該實驗小組用螺旋測微器對銅線直徑的測量，其讀數(shù)是0.700mm．
（2）請你在圖乙方框內(nèi)畫出實驗電路圖．
（3）實驗時電壓表選B，電流表選D，滑動變阻器選G（只填代號）．
（4）若在測量時，電壓表示數(shù)為U，電流表示數(shù)為I，則該銅芯導線所用材料的電阻率的表達式為ρ=$\frac{πUvxhlz9t^{2}}{4IL}$．（用字母表示）

Answer 1

分析 （1）螺旋測微器固定刻度與可動刻度示數(shù)之和是螺旋測微器的示數(shù)，需估讀．
（2）根據(jù)電線電阻與電表內(nèi)阻關系確定電流表接法，為精確測量電阻阻值，滑動變阻器可以采用分壓接法，據(jù)此作出實驗電路圖；
（3）根據(jù)電源電壓確定電壓表量程，根據(jù)電路最大電流選擇電流表量程，為方便實驗操作，應選最大阻值較小的滑動變阻器；
（4）由歐姆定律求出電阻，由電阻定律求出電阻率．

解答 解：（1）由圖1所示螺旋測微器可知，固定刻度所示為0.5mm，可動刻度示數(shù)為20.0×0.01mm=0.200mm，螺旋測微器示數(shù)為0.5mm+0.200mm=0.700mm；
（2）滑動變阻器可以采用限流接法，電壓表內(nèi)阻遠大于待測電阻阻值，電流表應采用外接法，電路圖如圖所示．

（3）電源電動勢為6.0V，電壓表應選B；通過電線的最大電流約為：I=$\frac{E}{R}$=$\frac{6}{10}$=0.6A，電流表應選電流表D，待測電阻阻值約為10Ω，滑動變阻器可以選擇G．
（4）由歐姆定律得：R=$\frac{U}{I}$，由電阻定律得：R=ρ$\frac{L}{S}$=ρ$\frac{L}{π（\fracbbn3tnh{2}）^{2}}$，則電阻率：ρ=$\frac{πUddp9ldz^{2}}{4IL}$；
故答案為：（1）0.700；（2）電路圖如圖所示；（3）B；D；G；（4）$\frac{πUprdrbv9^{2}}{4IL}$．

點評 要根據(jù)實驗目的、實驗原理、根據(jù)所給實驗器材選擇實驗所需要的器材，然后確定滑動變阻器的接法與電流表的接法，再作出實驗電路圖．