【典例1】某实验小组找到一段十几厘米长,用来做定值电阻的粗细均匀的导线,想要测定其电阻率,其操作步骤如下:
a.用螺旋测微器选取导线不同位置测量其直径D,求平均值并由此计算截面积S
b.用毫来刻度尺测出导线长度L
c.选择仪器,设计电路,将导线连入,利用伏安法测电阻R
d.根据电阻定律R=ρ计算电阻率
(1)上述操作中有一处明显失误,正确做法应为 。
(2)测量直径时,其中一次如图所示,其读数为________。
(3)若已知这段导线的电阻约为202 Ω,要尽量精确地测量其电阻值,已知电源电动势E=14 V,内阻可忽略不计,则除了需要导线、开关以外,在以下备选器材中应选用的是________(只填字母代号)
A.电流表(量程0~0.6 A,内阻约1 Ω)
B.电流表(量程0~3 A,内阻约0.2 Ω)
C.电压表(量程0~3 V,内阻约3 kΩ)
D.电压表(量程0~15 V,内阻约15 kΩ)
E.滑动变阻器(0~5 Ω,允许最大电流20 A)
F.滑动变阻器(0~2 000 Ω,允许最大电流0.5 A)
(4)根据所选仪器,电路应选择________。
A.限流内接 B.限流外接
C.分压内接 D.分压外接
【解析】(1)根据电阻定律R=ρ,L应该为接入电路中的导线长度,故应测量接入电路后导线长度,故b操作错误,公式中的L应为导线接入电路中的有效长度而非全长;
(2)由图所示螺旋测微器可知,固定刻度示数为0,
可动刻度示数为20.0×0.01 mm=0.200 mm,
其示数为:0 mm+0.200 mm=0.200 mm;
(3)根据欧姆定律得最大电流为:Im== A≈0.069 A,故电流表应选A;电源电动势E=14 V,故电压表选D;要尽量精确地测量其电阻值,从便于调节来看,滑动变阻器应选E;
(4)由于==202>≈74,
该电阻为小电阻,故电流表应选外接法;滑动变阻器阻值要比待测电阻小,且要求精确测量,故滑动变阻器应采用分压接法,故A、B、C错误,D正确。故选D。
答案:(1)导线连入电路后再用刻度尺测量其连入电路的有效长度
(2)0.200 mm (3)A、D、E (4)D
【规律方法】两种电路的选择方法
(1)阻值比较法:先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较,若 Rx较小, 宜采用电流表外接法;若 Rx 较大,宜采用电流表内接法。简单概括为“大内偏大,小外偏小”。
(2)临界值法:
a.Rx<时,用电流表外接法。
b.Rx>时,用电流表内接法。
(3)实验试探法:按图所示接好电路,让电压表一根接线柱P先后与 a、b 处接触一下,如果电压表的示数有较大的变化,而电流表的示数变化不大,则可采用电流表外接法;如果电流表的示数有较大的变化,而电压表的示数变化不大,则可采用电流表内接法。