Question

【題目】某同學要測量一段金屬絲的電阻率，使用的器材如下：

A. 待測金屬絲Rx（阻值約為5 Ω）

B. 學生電源E（電動勢為10 V，內阻忽略不計)

C. 電流表A1（量程0.6 A，內阻r1約為0.5 Ω）

D. 電流表A2（量程200 μA，內阻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. 滑動變阻器 R3（總阻值為10 Ω）

H. 滑動變阻器 R4（總阻值為20 Ω）

I. 米尺

G. 鱷魚夾

K. 電鍵和導線若干

(1)將選用的實驗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，應先將鱷魚夾移至Rx的最______端（填“左”或“右”），滑動變阻器R的滑動觸頭P移至最______端（填“左”或“右”）；

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

(3)實驗中用螺旋測微器在金屬絲的不同位置測量其直徑，其中某次測量的結果如圖乙所示，讀數為______mm；

(4)閉合電鍵S，調節滑動變阻器觸頭P的位置，使電流表A1接近滿偏，并記下其示數I1。保持P位置不動，逐漸改變鱷魚夾的位置，記下不同位置時電流表A2的示數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算表達式為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]實驗開始之前，應先將鱷魚夾移至Rx的最左端，此時電阻R0被短路，電流表A2的電流最小，保證電路安全。

[2]實驗開始之前，滑動變阻器R的滑動觸頭P應移至最右端，此時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]圖甲中的滑動變阻器R選用R3時，電路中的最小電流約為

此電流大于電流表A1的量程，實驗不安全，所以滑動變阻器R選應用R4。

[4]定值電阻R0選用R2時，電流表A2被改裝成的電壓表的量程為

這一量程更符合實驗的要求，所以應選R2。

(3)[5]螺旋測微器的固定刻度讀數為0.5mm，可動刻度讀數為

0.01 × 12.0 mm = 0.120 mm

所以最終讀數為

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