Question

3．測定某電阻絲的電阻率”實驗

（1）實驗中，用螺旋測微器測量一種電阻值很大的電阻絲直徑，刻度位置如圖所示，則電阻絲的直徑是0.0641cm．
（2）用多用電表的歐姆擋粗測這種電阻絲的阻值：，．
已知此電阻絲的阻值約為幾十千歐，下面給出了實驗操作步驟：
a．旋轉選擇開關S，使其尖端對準交流500V擋，并拔出兩表筆；
b．將兩表筆短接，調節歐姆擋調零旋鈕使指針對準刻度盤上歐姆擋的零刻度，而后斷開兩表筆；
c．將兩表筆分別連接到被測電阻絲的兩端，測出阻值后，斷開兩表筆；
d．旋轉選擇開關S，使其尖端對準歐姆擋的某一擋位．
合理的實驗步驟順序是：d、b、c、a（填寫相應的字母）．旋轉選擇開關其尖端應對準的歐姆擋位是×1k；根據該擋位和表中指針所示位置，電阻絲的阻值約為3.2×10⁴Ω．
（3）用電流表和電壓表較精確測定此電阻絲的阻值，實驗室提供下列可選用的器材：
電壓表V（量程3V，內阻約50kΩ）
電流表A₁（量程200μA，內阻約200Ω）
電流表A₂（量程5mA，內阻約20Ω）
電流表A₃（量程0.6A，內阻約1Ω）
滑動變阻器R（最大阻值1kΩ）
電源E（電源電壓為4V）
開關S、導線
a．在所提供的電流表中應選用A₁（填字母代號）；
b．在虛線框中畫出測電阻的實驗電路；
（4）分別用L、d、R_X表示電阻絲的長度、直徑和阻值，則電阻率表達式為ρ=$\frac{πp9vv5xb5^{2}{R}_{X}}{4L}$．

Answer 1

分析 （1）螺旋測微器固定刻度與可動刻度示數之和是螺旋測微器的示數．
（2）使用歐姆表測電阻時，應選擇合適的擋位，然后進行歐姆調零，再測電阻，歐姆表使用完畢后，要把選擇開關置于OFF擋或交流電源最高擋．
（3）根據電路電流選擇電流表，根據伏安法測電阻原理作出實驗電路圖．
（4）根據電阻定律求出電阻率表達式．

解答 解：（1）由圖1所示螺旋測微器可知，固定刻度示數為0.5mm，可動刻度示數為14.1×0.01mm=0.141mm，電阻絲直徑d=0.5mm+0.141mm=0.641mm=0.0641cm．
（2）使用歐姆表測電阻時，應選擇合適的擋位，然后進行歐姆調零，再測電阻，歐姆表使用完畢后，要把選擇開關置于OFF擋或交流電源最高擋，則正確的實驗步驟為：d、b、c、a；電阻絲的阻值約為幾十千歐，旋轉選擇開關其尖端應對準的歐姆擋位是×1k，由圖示歐姆表可知，電阻絲的阻值為32×1000=3.2×10⁴Ω．
（3）a、電路最大電流約為I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3}{3.2×1{0}^{4}}$≈1×10^-4A=100μA，電流表應選A₁；
b、待測電阻阻值約為3.2×10⁴Ω=32kΩ，滑動變阻器最大阻值為1kΩ，為測多組實驗數據，滑動變阻器應采用分壓接法，電流表內阻為200Ω，電壓表內阻為50kΩ，相對來說，待測電阻阻值遠大于電流表內阻，電流表應采用內接法，實驗電路圖如圖所示．
（4）電阻絲電阻R_X=ρ$\frac{L}{S}$=ρ$\frac{L}{π（\fracp9vv5xb5{2}）^{2}}$，電阻率ρ=$\frac{πp9vv5xb5^{2}{R}_{X}}{4L}$；
故答案為：（1）0.0641；（2）d、b、c、a；×1k；3.2×10⁴；（3）a、A₁；b、電路圖如圖所示；（4）$\frac{πp9vv5xb5^{2}{R}_{X}}{4L}$．

點評 本題考查了螺旋測微器的讀數、用歐姆表測電阻的步驟、實驗器材的選擇、設計實驗電路、實驗分析、實驗數據處理等問題；螺旋測微器需要估讀；確定滑動變阻器與電流表的接法是正確設計實驗電路的關鍵．