Question

某實(shí)驗(yàn)小組利用實(shí)驗(yàn)室提供的器材探究一種金屬絲的電阻率．所用的器材包括：輸出電壓恒為3V的直流電源、電流表、待測(cè)金屬絲、螺旋測(cè)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(gè)小金屬夾，金屬夾可在金屬絲上移動(dòng)．請(qǐng)根據(jù)現(xiàn)有器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路，并連接電路實(shí)物圖1．
（2）實(shí)驗(yàn)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)，

測(cè)出接入電路的金屬絲的長(zhǎng)度

，合上開關(guān)，重復(fù)②的操作．
（3）該小組測(cè)得電流與金屬絲接入長(zhǎng)度關(guān)系的數(shù)據(jù)，并據(jù)此繪制出圖2的關(guān)系圖線，其斜率為

10.5

A^-1m^-1
（保留三位有效數(shù)字）；圖線縱軸截距與電源電動(dòng)勢(shì)的乘積代表了

電流表內(nèi)電阻與電阻箱

的電阻之和．

（4）他們使用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑為0.200mm．圖2中圖線的斜率、電源電動(dòng)勢(shì)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

．

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(cè)量，以便畫出圖線，惻然可知要移動(dòng)金屬夾的位置并記錄相應(yīng)的數(shù)據(jù)
（3）通過圖線可計(jì)算出斜率
（4）螺旋測(cè)微器讀數(shù)時(shí)，要分固定刻度和可動(dòng)刻度，再進(jìn)行相加可得結(jié)果；通過計(jì)算可知圖線的斜率、電源電動(dòng)勢(shì)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)物連接如右圖所示．
（2）該題要求要多次測(cè)量，所以每次都要讀出接入電路中的金屬絲的長(zhǎng)度，同時(shí)移動(dòng)金屬夾的位置，以便得到多組數(shù)據(jù)．
（3）由圖可得其斜率為k=

△ 1 I

△L

=

11-7.86

0.6-0.3

A^-1?m^-1=10.5A^-1?m^-1
（4）螺旋測(cè)微器的固定刻度讀數(shù)為0，可動(dòng)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，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．
根據(jù)電阻定律，則有：R=ρ

L

S

；
而歐姆定律則有，R=

U

I

所以，ρ=E?S?

1 I

L

；即圖線的斜率、電源電動(dòng)勢(shì)和金屬絲橫截面積的乘積等于金屬絲的電阻率．
故答案為：
（1）電路實(shí)物連線如圖所示；（2）測(cè)出接入電路的金屬絲的長(zhǎng)度；（3）10.5，電流表內(nèi)阻和電阻箱；（4）金屬絲的電阻率．

點(diǎn)評(píng)：該題是較綜合的考查了電學(xué)實(shí)驗(yàn)，要求我們要會(huì)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(duì)螺旋測(cè)微器進(jìn)行讀數(shù)；還要知道物理公式得計(jì)算不單是對(duì)數(shù)值的計(jì)算，還是對(duì)物理量的單位的計(jì)算．