Question

在“測(cè)金屬的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，需要用刻度尺測(cè)出金屬絲的長(zhǎng)度l，用螺旋測(cè)微器測(cè)出金屬絲的直徑d，用電流表和電壓表測(cè)出金屬絲的電阻R_x．
（1）請(qǐng)寫出測(cè)金屬電阻率的表達(dá)式：ρ=

 

 （用上述測(cè)量的字母表示）．
（2）若實(shí)驗(yàn)中測(cè)量金屬絲的長(zhǎng)度和直徑時(shí)，刻度尺和螺旋測(cè)微器的示數(shù)如圖所示，則金屬絲長(zhǎng)度的測(cè)量值為l=

 

cm，金屬絲直徑的測(cè)量值為d=

 

mm．

（3）實(shí)驗(yàn)中，測(cè)金屬絲的電阻時(shí)，由于電壓表、電流表內(nèi)阻的影響，不論使用電流表內(nèi)接還是電流表外接，都會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)誤差．按如圖所示的實(shí)物電路進(jìn)行測(cè)量，可以消除由于電表內(nèi)阻造成的系統(tǒng)誤差．利用該電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的主要操作過程是：
第一步：先將R₂的滑片調(diào)到最左端，單刀雙擲開關(guān)S₂向1閉合，再閉合開關(guān)S₁，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R₁和R₂，在不超過量程的前提下使電壓表和電流表的示數(shù)盡量大些，讀出此時(shí)電壓表和電流表的示數(shù)U₁、I₁．
第二步：保持兩滑動(dòng)變阻器滑片位置不變，將單刀雙擲開關(guān)S₂向2閉合，讀出此時(shí)電壓表和電流表的示數(shù)U₂、I₂．

①請(qǐng)根據(jù)實(shí)物電路在虛線框內(nèi)畫出電路原理圖；
②請(qǐng)寫出由以上記錄數(shù)據(jù)計(jì)算被測(cè)電阻R_x的表達(dá)式：R_x=

 

．

Answer 1

分析：本題考查電阻定律、閉合電路歐姆定律及螺旋測(cè)微器的讀數(shù)等知識(shí)．解答本題時(shí)可根據(jù)電阻定律求出其電阻率表達(dá)式；第（3）小題可先由實(shí)物圖轉(zhuǎn)換成電路圖，根據(jù)題目中的步驟，由部分電路的歐姆定律對(duì)電路圖進(jìn)行分析求解．

解答：解：（1）根據(jù)電阻定律：R_x=ρ

L

S

=ρ

l

πd2

得：ρ=

πd2Rx

4l

（2）刻度尺的分度值為0.1cm，讀數(shù)時(shí)往后估讀一位，則金屬絲長(zhǎng)度的測(cè)量值l讀數(shù)為：36.50cm；
螺旋測(cè)微器的測(cè)量值等于固定刻度讀數(shù)加可動(dòng)刻度讀數(shù)，可動(dòng)刻度讀數(shù)時(shí)注意估讀，故：
金屬絲直徑的測(cè)量值為d=0.5mm+29.9×0.01mm=0.799mm；
（3）①根據(jù)實(shí)物電路畫出電路圖如圖：
     ②將單刀雙擲開關(guān)S₂合向1，讀出此時(shí)電壓表和電流表的示數(shù)U₂和I₂；
由題R_x+R_A+R₁=

U1

I1

；R_A+R₁=

U2

I2

得：
  R_x=

U1

I1

-

U2

I2

故答案為：（1）

πd2Rx

4l

； （2）36.49～36.51； 0.797～0.799．
         （3）①如圖所示．  ②

U1

I1

-

U2

I2

．

點(diǎn)評(píng)：高考中考查的電學(xué)實(shí)驗(yàn)主要以恒定電流這部分的實(shí)驗(yàn)為主，高考中一般是以教材原實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)進(jìn)行綜合擴(kuò)展，或讓考生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，形成靈活多樣，目的是以此種方式綜合考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力和理解能力．