2013年暑假期间,高二科技活动小组,为了撰写关于未知材料电阻率的实践报告,设计了一个测量电阻率(被测电阻丝的阻值约为10Ω)的实验方案,可提供的器材有:
A、电流表G,内阻RR=120Ω,满偏电流IR=3mA
B、电流表A1,内阻约为0.4Ω,量程为0~0.6A
C、电流表A2,内阻约为0.1Ω,量程为0~3A
D、螺旋测微器
E、电阻箱R0(0~9999,0.5A)
F、滑动变阻器R1(0-5Ω,2A)
G、滑动变阻器R2(0-500Ω,1A)
H、干电池组(4.5V,0.05Ω)
I、一个开关和导线若干
(1)为很好地完成实验,应选择电流表______,滑动变阻器应选择______(填A-G选项)
(2)如图1所示是用螺旋测微器测电阻丝的直径,其读数为d=______mm.
(3)请用改造完的电压表设计一个测量电阻率的实验电路,根据提供的器材和实验需要,请将图2方框中电路图补画完整.
(4)实验数据的测量与电阻率的计算:如果电阻丝的长度用L表示,电路闭合后,调节滑动变阻器的滑片到合适位置,电流表G的示数为I1,电流表A的示数为I2,请用已知量和测量量写出计算电阻率的表达式ρ=______.
(1):根据闭合电路欧姆定律可求出电路中的最大电流为:
=I max
=E R x
A=0.45A,所以电流表应选B;4.5 10
电路中需要的最大电阻为:
=R max
=E 1 3 ×I A
Ω=22.5Ω,所以变阻器应选F,且应采用分压式接法;4.5
×0.61 3
(2):螺旋测微器的读数为:d=0+26.8×0.01mm=0.268mm(0.265~0.268均可以);
(3):根据题意,由于需要电压表的量程应为:U=
=0.6×10V=6V,考虑将电流表G与电阻箱
RI A x
串联改装为电压表;R 0
需要电阻箱的电阻应为:
=R 0 U I g
=-R g
-120=1880Ω;6 3 ×10 -3
由于待测电阻远小于电压表内阻,所以电流表应用外接法,又变阻器应采用分压式接法,电路图如图所示:
(4):由电路图,根据欧姆定律应有:I 1 (R g
)=+R 0 (I 2 -I 1
…①)R x
根据电阻定律应有:
=R x
…②ρL
πd1 4 2
联立①②解得:ρ=
;πd 2 (R g
)+R 0 4L (I 2
)-I 1
故答案为:(1)B,F;(2)0.268;(3)如图;(4)πd 2 (R g
)+R 0 4L (I 2
)-I 1