Question

某同学做“测定金属电阻率”的实验。

①需要通过实验直接测量的物理量有：_____________________（写出名称和符号）。

②这位同学采用伏安法测定一段阻值约为5左右的金属丝的电阻。有以下器材可供选择：（要求测量结果尽量准确）

A.电池组（3V，内阻约1）

B.电流表（0—3A，内阻约0.025）

C.电流表（0—0.6A，内阻约0.125）

D.电压表（0—3V，内阻约3k）

E.电压表（0—15V，内阻约15k）

F.滑动变阻器（0—20，额定电流1A）

G.滑动变阻器（0—1000，额定电流0.3A）

H.开关，导线

实验时应选用的器材是___________________（填写各器材的字母代号）。

请在下面的虚线框中画出实验电路图。

（____）

这位同学在一次测量时，电流表、电压表的示数如下图所示。由图中电流表、电压表的读数______A、____________V，可计算出金属丝的电阻为_______ 。

③用伏安法测金属丝电阻存在系统误差。为了减小系统误差，有人设计了如图所示的实验方案。其中R_x是待测电阻，R是电阻箱，R₁、R₂是已知阻值的定值电阻。合上开关S，灵敏电流计的指针偏转。将R调至阻值为R₀时，灵敏电阻计的示数为零。由此可计算出待测电阻R_x。（用R₁、R₂、R₀表示）_____

Answer

加在金属丝两端的电压U，通过金属丝的电流I，金属丝的长度L，金属丝的直径D ACDFH 见解析所所示 见解析所示 5.22

【解析】

①[1]根据欧姆定律，电阻定律，可得电阻率：

可见需要通过实验直接测量的物理量有：加在金属丝两端的电压，通过金属丝的电流，金属丝的长度，金属丝的直径；

②[2]因采用伏安法测定一段阻值约为5Ω左右的金属丝的电阻，本实验要求通过的电流不能太大，电流表应选C，又电动势为3V，电压表应选D，当然应选电源A，因滑动变阻器最大电阻大于待测电阻，考虑变阻器用限流式接法，由可求外电路最小电阻为：

故可选变阻器F，当然还应选H，所以实验时应选用的器材是ACDFH；

[3]待测电阻阻值约为5Ω，电流表内阻约为0.125Ω，电压表内阻约为3kΩ，电压表内阻远大于待测点阻值，电流表应采用外接法，滑动变阻器最大阻值为20Ω，远大于待测电阻阻值，滑动变阻器可以采用限流接法，电路图如图所示：

[4]由图示电流表可知，其分度值为0.02A，示数为0.46A；

[5]由图示电压表可知，其分度值为0.1V，示数为2.40V；

[6]金属丝电阻:

③[7]根据串并联电路特点及欧姆定律，若电流表示数为零，应满足:

联立可得：