问题 问答题

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,______,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,并据此给出了图2的关系图线,其斜率为______A-1•m-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______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______.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______,其数值和单位为______(保留三位有效数字).

答案

(1)实物连接如右图所示.

(2)该题要求要多次测量,所以每次都要读出接入电路中的金属丝的长度,同时移动金属夹的位置,以便得到多组数据.

(3)由图可得其斜率为k=

1
I
△L
=
11-7.86
0.6-0.3
=10.5
A-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,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)电路实物连线如图所示;

(2)读出接入电路中的金属丝的长度,同时移动金属夹的位置;

(3)10.5,电流表内阻和电阻箱;

(4)0.200mm,电阻率,9.89×10-7Ω•m.

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