Question

12．某实验小组利用实验室提供的器材探究一种金属丝的电阻率．所用的器材包括：输出为3V的直流稳压电源、电流表、待测金属丝、螺旋测微器（千分尺）、米尺、电阻箱、开关和导线等．

（1）他们截取了一段金属丝，拉直后固定在绝缘的米尺上，并在金属丝上夹上一个小金属夹，金属夹可在金属丝上移动．请根据现有器材，设计实验电路，并连接电路实物图1．
（2）实验的主要步骤如下：
①正确连接电路，设定电阻箱的阻值，开启电源，合上开关；
②读出电流表的示数，记录金属夹的位置；
③断开开关，改变金属夹的位置，合上开关，重复②的操作．
（3）该小组测得电流与金属丝接入长度关系的数据，并据此绘出图2的关系图线，其斜率为1.7A^-1m^-1（保留三位有效数字）；图线纵轴截距与电源电动势的乘积代表了电源内电阻与电阻箱的电阻之和．
（4）他们使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图3所示．金属丝的直径是0.200mm．图2中图线的斜率、电源电动势和金属丝横截面积的乘积代表的物理量是金属丝的电阻率，其数值和单位为9.89×10^-7Ω•m（保留三位有效数字）．

Answer 1

分析 （1）根据题意进行实物图连接即可；
（2）该题要求要进行多次测量，以便画出图线，恻然可知要移动金属夹的位置并记录相应的数据；
（3）通过图线可计算出斜率；
（4）螺旋测微器读数时，要分固定刻度和可动刻度，再进行相加可得结果；通过计算可知图线的斜率、电源电动势和金属丝横截面积的乘积的结果和单位，从而可判断是什么物理量；

解答 解：（1）实物连接如图所示．

（3）由图可得其斜率为k=$\frac{\frac{1}{△I}}{△L}=\frac{11-7.86}{0.6-0.3}$A^-1•m^-1=10.5A^-1•m^-1
（4）螺旋测微器的固定刻度读数为0，可动刻度读数为20.0×0.01=0.200mm，所以金属丝的直径为0+0.200=0.200mm，根据电阻定律，则有：R=$ρ\frac{L}{S}$；
而欧姆定律则有，R=$\frac{U}{I}$所以，ρ=$ES\frac{\frac{1}{I}}{L}$；即图线的斜率、电源电动势和金属丝横截面积的乘积等于金属丝的电阻率．
由题意得：
K×E×S=10.5A^-1•m^-1×3V×3.14×0.1²×10^-6m²=9.89×10^-7Ω•m，得到的结果的单位是Ω•m，即为电阻率的单位．

故答案为：
（1）如图：


（3）10.5；电源内电阻与电阻箱；
（4）0.200mm；金属丝的电阻率，9.89×10^-7Ω•m；

点评 该题是较综合的考查了电学实验，要求我们要会熟练的连接实物图，注意连接实物图的要领；熟练的对螺旋测微器进行读数；还要知道物理公式得计算不单是对数值的计算，还是对物理量的单位的计算．