典例 在“测量金属丝的电阻率”的实验中,被测金属丝的电阻大约为6 Ω,先用刻度尺测出金属丝的长度l以及金属丝的直径d,接着用伏安法测出金属丝两端的电压U和通过金属丝的电流I,计算出它的电阻,再根据电阻定律计算出该金属丝的电阻率。
在用伏安法测量金属丝的电阻时,除被测金属丝外,还有如下供选择的实验器材:
直流电源E:电动势约为4.5 V,内阻很小;
电流表A1:量程0~0.6 A,内阻为0.125 Ω;
电流表A2:量程0~3 A,内阻为0.025 Ω;
电压表V1:量程0~3 V,内阻为3 kΩ;
电压表V2:量程0~15 V,内阻为15 kΩ;
滑动变阻器R1:最大阻值10 Ω,允许通过的最大电流为0.2 A;
滑动变阻器R2:最大阻值20 Ω,允许通过的最大电流为1.0 A;
开关,导线若干。
要求有较高的测量精度,并能测得多组数据。
(1)在可供选择的器材中,应该选用的电流表是________,应该选用的电压表是________,应该选用的滑动变阻器是________。(均填器材符号)
(2)根据所选的器材,在如图所示的虚线框中画出实验电路图。
(3)用测得的物理量表示电阻率的表达式为ρ=________(用字母表示)。
【自主解答】
解析:(1)电源电动势约为4.5 V,被测金属丝的电阻约为6 Ω,干路中的最大电流约为0.75 A,为使电表读数误差较小,故电流表选A1,电压表选V1,滑动变阻器R1允许通过的最大电流0.2 A太小,所以滑动变阻器选R2。
(2)待测金属丝的电阻较小,电流表应采用外接法,要求能测得多组数据,故滑动变阻器应采用分压式接法,电路图如图所示。
(3)由R=及R=ρ,又S=π=,得 ρ===。
答案:(1)A1 V1 R2 (2)见解析图 (3)