填空题9.0分
物理

23.某学生用如图a所示电路测金属导线的电阻率,可供使用的器材有:被测金属导线ab,电阻约10Ω,,导线允许流过的最大电流0.8A,稳恒电源E,电源输出电压恒为E =12V,电压表V,量程为3V,内阻约5KΩ,保护电阻:R1=l0Ω,R2=30Ω,R3=200Ω。刻度尺、螺旋测微器,开关S,导线若干等 实验时的主要步骤如下: 

①用刻度尺量出导线ab的长度l,用螺旋测微器测出导线的直径d。

②按如图a所示电路将实验所需器材用导线连接好。 

③闭合开关S,移动接线触片P,测出aP长度x,读出电压表的示数U。 ④描点作出U-x曲线求出金属导线的电阻率ρ。

完成下列填空:

(1)用螺旋测微器测量金属导线的直径d,其示数如图b所示,该金属导线的直径d=____nm.

(2)如果实验时既要保证安全,又要测量误差较小,保护电阻R应选__        

(3)根据多次实验测出的ap长度x和对应每次实验读出的电压表的示数U给出的U-x图线如图c所示,其中图线的斜率为K,则金属导线的电阻率ρ=      。(用实验器材中给出的物理量字母和实验步骤中测出的物理量字母表示)

考察知识点

  • 测定金属的电阻率

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正确答案及相关解析

正确答案

(1) (2) R2 (3)

解析

(1)螺旋测微器的固定刻度读数为0.5mm,可动刻度读数为0.01×37.0mm=0.370mm,所以最终读数为:0.5mm+0.370mm=0.870mm.该金属导线的直径

(2) 如果实验时既要保证安全,又要测量误差较小, 电源输出电压恒为E =12V, 导线允许流过的最大电流0.8A,则由欧姆定律得,因为保护电阻:R1=l0Ω,R2=30Ω,R3=200Ω,比较可知保护电阻R应选R2

(3)由, ,,

,联立解得

考查方向

测金属导线的电阻率,由表达式可得,由电路测出连入电路中导线的电阻,由螺旋测微器测出金属导线的直径的数值,由数学知识求出面积,根据原理表达式求解。

解题思路

由螺旋测微器的读数方法可读出金属导线的直径的数值,电源输出电压恒为E =12V, 导线允许流过的最大电流0.8A,由欧姆定律求出回路中的最小电阻,从而选出保护电阻,由欧姆定律推导出长度为X时导线两的电压的表达式,结合图象中斜率为K得出金属导线的电阻率的表达式。

易错点

利用图象中时,U为长度为x导线的电阻的两端的电压,此处易弄错,选择保护电阻时,用回路中允许通过的最大电流来估算。

知识点

测定金属的电阻率