用伏安法测量电阻阻值R,并求出电阻率ρ.某同学电路如图所示.给定电压表、电流表、滑线变阻器、电源、电键、待测电阻及导线若干.
(1)待测电阻是一均匀材料制成的金属丝(横截面为圆形),用尺测量其长度,用螺旋测微器测量其直径,结果分别如图甲和图乙所示.由图可知其长度为______cm,直径为______mm.
(2)闭合电键后,发现电流表示数为零、电压表示数与电源电动势相同,则发生故障的是______(填“待测金属丝”“滑动变阻器”或“电键”).
(3)对照电路的实物连接画出正确的电路图.
(4)图丙中的6个点表示实验中测得的6组电流I、电压U的值,请在图中作出U-I图线.
(5)求出的电阻值R=______Ω(保留3位有效数字).
(6)请根据以上测得的物理量写出电阻率的表达式ρ=______.
(1)由图甲可知,刻度尺的分度值是1mm,电阻丝的长度是59.40cm;由图乙可知,螺旋测微器的固定刻度示数是0mm,可动刻度示数是43.4,则螺旋测微器的读数是0mm+43.4×0.01mm=0.434mm;
(2)如果待测电阻丝断路,则电流表示数为零,电压表与电源两极相连,测电源电动势,电压表示数等于电源电动势,因此发生故障的是待测电阻丝.
(3)由实物电路图可知,电源、开关、电流表、待测电阻丝、滑动变阻器串联,电压表并联在待测电阻丝两端,根据实物电路图连接实物电路图,如图1所示.
(4)描点法作图,U-I图象如图2所示.
(5)由U-I图象可得,电阻丝电阻:R=
=6.25Ω.2.5V 0.4A
(6)电阻丝的横截面:S=πr2=π(
)2,D 2
∵R=ρ
,∴所以金属丝的电阻率:ρ=L S
=RS L
.πRD2 4L
故答案为:(1)59.40;0.434;(2)待测金属丝;(3)如图1所示,(4)如图2所示;
(5)6.25;(6)
.πRD2 4L