Question

某實驗小組利用實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：輸出電壓恒為3V的直流電源、電流表、待測金屬絲、螺旋測微器（千分尺）、米尺、電阻箱、開關和導線等．
（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．請根據現有器材設計實驗電路，并連接電路實物圖1．
（2）實驗的主要步驟如下：
①正確連接電路，設定電阻箱的阻值，開啟電源，合上開關；
②讀出電流表的示數，記錄金屬夾的位置；
③斷開開關，

測出接入電路的金屬絲的長度

，合上開關，重復②的操作．
（3）該小組測得電流與金屬絲接入長度關系的數據，并據此繪制出圖2的關系圖線，其斜率為

10.5

A^-1m^-1
（保留三位有效數字）；圖線縱軸截距與電源電動勢的乘積代表了

電流表內電阻與電阻箱

的電阻之和．

（4）他們使用螺旋測微器測量金屬絲的直徑為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

．

Answer 1

分析：（1）根據題意進行實物圖連接即可
（2）該題要求要進行多次測量，以便畫出圖線，惻然可知要移動金屬夾的位置并記錄相應的數據
（3）通過圖線可計算出斜率
（4）螺旋測微器讀數時，要分固定刻度和可動刻度，再進行相加可得結果；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果和單位，從而可判斷是什么物理量．

解答：解：（1）實物連接如右圖所示．
（2）該題要求要多次測量，所以每次都要讀出接入電路中的金屬絲的長度，同時移動金屬夾的位置，以便得到多組數據．
（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）螺旋測微器的固定刻度讀數為0，可動刻度讀數為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，得到的結果的單位是Ω?m，即為電阻率的單位．
根據電阻定律，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、電源電動勢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）電路實物連線如圖所示；（2）測出接入電路的金屬絲的長度；（3）10.5，電流表內阻和電阻箱；（4）金屬絲的電阻率．

點評：該題是較綜合的考查了電學實驗，要求我們要會熟練的連接實物圖，注意連接實物圖的要領；熟練的對螺旋測微器進行讀數；還要知道物理公式得計算不單是對數值的計算，還是對物理量的單位的計算．