Question

11．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：輸出為3V的直流穩(wěn)壓電源、電流表（內(nèi)阻不計(jì)）、待測(cè)金屬絲、螺旋測(cè)微器、刻度尺、電阻箱、開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線等．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)．實(shí)驗(yàn)實(shí)物圖如圖甲所示．

（1）在閉合開(kāi)關(guān)之前應(yīng)將電阻箱置于阻值最大（填最大或最小）的位置
（2）調(diào)好電路之后，該小組測(cè)得電路中電流的倒數(shù)與金屬絲接入長(zhǎng)度關(guān)系的數(shù)據(jù)，并據(jù)此繪出了圖乙所示的關(guān)系圖線，如果用I表示電流表讀數(shù)、E表示電源的輸出電壓、電阻箱的阻值為R、金屬絲的電阻率為ρ、長(zhǎng)度為 L 橫截面積為S，縱坐標(biāo)$\frac{1}{I}$和L的關(guān)系為$\frac{1}{I}=\frac{ρ}{ES}L+\frac{R}{E}$（結(jié)果用 I  E R ρ L S 表示）
（3）他們使用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑，示數(shù)如圖丙所示．金屬絲的直徑是0.200mm．該金屬絲的電阻率為9.89×10^-7Ω•m（保留三位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)滑動(dòng)變阻器接入電路電阻最大即可；
（2）根據(jù)閉合電路歐姆定律，結(jié)合電阻定律，即可推導(dǎo)出$\frac{1}{I}$和L的關(guān)系；
（3）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(guò)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，即可求解．

解答 解：（1）由電路圖可知，滑動(dòng)變阻器以限流式接入電路，因此在閉合開(kāi)關(guān)之前應(yīng)將電阻箱置于阻值最大位置處，從而保護(hù)電路中電表．
（2）根據(jù)閉合電路歐姆定律，I=$\frac{E}{R+{R}_{x}}$；
而電阻定律R_x=$ρ\frac{L}{S}$．
兩式合并，解得：$\frac{1}{I}=\frac{ρ}{ES}L+\frac{R}{E}$；
（3）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，
由題意知斜率K電動(dòng)勢(shì)E和金屬絲橫截面積S三者的乘積為：
K×E×S=10.5A^-1•m^-1×3V×3.14×0.1²×10^-6m²=9.89×10^-7Ω•m，
故答案為：
（1）最大；（2）$\frac{1}{I}=\frac{ρ}{ES}L+\frac{R}{E}$；
（3）0.200，9.89×10^-7Ω•m．

點(diǎn)評(píng) 該題是較綜合的考查了電學(xué)實(shí)驗(yàn)，要求我們滑動(dòng)變阻器的接入電路前阻值處于最大值，注意滑動(dòng)變阻器的限流與分壓的不同；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．