Question

12．某實(shí)驗小組利用實(shí)驗室提供的器材探究一種金屬絲的電阻率．所用的器材包括：輸出為3V的直流穩(wěn)壓電源、電流表、待測金屬絲、螺旋測微器（千分尺）、米尺、電阻箱、開關(guān)和導(dǎo)線等．

（1）他們截取了一段金屬絲，拉直后固定在絕緣的米尺上，并在金屬絲上夾上一個小金屬夾，金屬夾可在金屬絲上移動．請根據(jù)現(xiàn)有器材，設(shè)計實(shí)驗電路，并連接電路實(shí)物圖1．
（2）實(shí)驗的主要步驟如下：
①正確連接電路，設(shè)定電阻箱的阻值，開啟電源，合上開關(guān)；
②讀出電流表的示數(shù)，記錄金屬夾的位置；
③斷開開關(guān)，改變金屬夾的位置，合上開關(guān)，重復(fù)②的操作．
（3）該小組測得電流與金屬絲接入長度關(guān)系的數(shù)據(jù)，并據(jù)此繪出圖2的關(guān)系圖線，其斜率為1.7A^-1m^-1（保留三位有效數(shù)字）；圖線縱軸截距與電源電動勢的乘積代表了電源內(nèi)電阻與電阻箱的電阻之和．
（4）他們使用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，示數(shù)如圖3所示．金屬絲的直徑是0.200mm．圖2中圖線的斜率、電源電動勢和金屬絲橫截面積的乘積代表的物理量是金屬絲的電阻率，其數(shù)值和單位為9.89×10^-7Ω•m（保留三位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)題意進(jìn)行實(shí)物圖連接即可；
（2）該題要求要進(jìn)行多次測量，以便畫出圖線，惻然可知要移動金屬夾的位置并記錄相應(yīng)的數(shù)據(jù)；
（3）通過圖線可計算出斜率；
（4）螺旋測微器讀數(shù)時，要分固定刻度和可動刻度，再進(jìn)行相加可得結(jié)果；通過計算可知圖線的斜率、電源電動勢和金屬絲橫截面積的乘積的結(jié)果和單位，從而可判斷是什么物理量；

解答 解：（1）實(shí)物連接如圖所示．

（3）由圖可得其斜率為k=$\frac{\frac{1}{△I}}{△L}=\frac{11-7.86}{0.6-0.3}$A^-1•m^-1=10.5A^-1•m^-1
（4）螺旋測微器的固定刻度讀數(shù)為0，可動刻度讀數(shù)為20.0×0.01=0.200mm，所以金屬絲的直徑為0+0.200=0.200mm，根據(jù)電阻定律，則有：R=$ρ\frac{L}{S}$；
而歐姆定律則有，R=$\frac{U}{I}$所以，ρ=$ES\frac{\frac{1}{I}}{L}$；即圖線的斜率、電源電動勢和金屬絲橫截面積的乘積等于金屬絲的電阻率．
由題意得：
K×E×S=10.5A^-1•m^-1×3V×3.14×0.1²×10^-6m²=9.89×10^-7Ω•m，得到的結(jié)果的單位是Ω•m，即為電阻率的單位．

故答案為：
（1）如圖：


（3）10.5；電源內(nèi)電阻與電阻箱；
（4）0.200mm；金屬絲的電阻率，9.89×10^-7Ω•m；

點(diǎn)評 該題是較綜合的考查了電學(xué)實(shí)驗，要求我們要會熟練的連接實(shí)物圖，注意連接實(shí)物圖的要領(lǐng)；熟練的對螺旋測微器進(jìn)行讀數(shù)；還要知道物理公式得計算不單是對數(shù)值的計算，還是對物理量的單位的計算．