Question

16．在“測定金屬的電阻率”實驗中，所用測量儀器均已校準．待測金屬絲接入電路部分的長度約為50cm．

（1）用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，其中某一次測量結果如圖1所示，其讀數應為0.397 mm（該值接近多次測量的平均值）．
（2）用伏安法測金屬絲的電阻R_x．實驗所用器材為：電池組（電動勢 3V，內阻約1Ω）、電流表（內阻約0.1Ω）、電壓表（內阻約3kΩ）、滑動變阻器R（0～20Ω，額定電流2A）、開關、導線若干．
某小組同學利用以上器材正確連接好電路，進行實驗測量，記錄數據如下：

次數	1	2	3	4	5	6	7
U/V	0.10	0.30	0.70	1.00	1.50	1.70	2.30
I/A	0.020	0.060	0.160	0.220	0.340	0.460	0.520

由以上實驗數據可知，他們測量R_x是采用圖2中的甲圖（選填“甲”或“乙”）．
（3）圖3是測量R_x的實驗器材實物圖，圖中已連接了部分導線，滑動變阻器的滑片P置于變阻器的一端．請根據（2）所選的電路圖，補充完成圖中實物間的連線，并使閉合開關的瞬間，電壓表或電流表不至于被燒壞．
（4）這個小組的同學在坐標紙上建立U、I坐標系，如圖4所示，圖中已標出了與測量數據對應的4個坐標點．請在圖中標出第2、4、6次測量數據的坐標點，并描繪出UI圖線．由圖線得到金屬絲的阻值R_x=4.5Ω（保留兩位有效數字）．
（5）根據以上數據可以估算出金屬絲電阻率約為C（填選項前的符號）．
A．1×10^-2Ω•m　　　B．1×10^-3Ω•m     C．1×10^-6Ω•m　D．1×10^-8Ω•m．

Answer 1

分析 （1）螺旋測微器固定刻度與可動刻度示數之和是螺旋測微器的示數；
（2）根據題意確定滑動變阻器接法，然后選擇實驗電路；
（3）根據電路圖連接實物電路圖；
（4）根據坐標系內描出的點作出圖象，然后根據圖象與電阻定律分析答題；
（5）由電阻定律求出電阻率，然后答題．

解答 解：（1）由圖1所示螺旋測微器可知，其示數為：0mm+39.8×0.01mm=0.397mm（0.396～0.399均正確）；
（2）由表中實驗數據可知，如果用限流，最小電壓為0.6V，而表中電壓都到0.10V了，所以肯定用的分壓，由此可知，滑動變阻器應用分壓式接法，因此實驗采用的是圖甲所示電路；
（3）根據電路圖連接實物電路圖，實物電路圖如圖所示：
（4）根據坐標系內描出的點作出圖象如圖所示：

由圖示圖象可知，第6組實驗數據偏離圖線太遠，改組實驗數據是錯誤的，應舍去，
由圖示圖象可知，電阻R_X=$\frac{△U}{△I}$=$\frac{1}{0.22}$≈4.5Ω  （4.3～4.7Ω均正確）．
（5）由電阻定律：R=ρ$\frac{L}{S}$得：ρ=$\frac{SR}{L}$=$\frac{π（\fracxtb713j{2}）^{2}R}{L}$=$\frac{3.24×（0.397×1{0}^{-3}）^{2}×4.5}{0.5}$≈1.15×10^-6Ω•m，故選C；
故答案為：（1）0.397（0.395～0.399均正確）；（2）甲；（3）如圖（a）所示；（4）如圖（b）所示；4.5；（5）C．

點評 要掌握螺旋測微器的讀數方法；明確電學實驗中，當要求電流從零調時，滑動變阻器應用分壓式接法；當滿足待測電阻阻值遠小于電壓表內阻時，電流表應用外接法，當電流表內阻遠小于待測電阻阻值時，電流表應用內接法．