Question

10．在“測定金屬的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，小強(qiáng)同學(xué)先用多用電表粗測了一段粗細(xì)均勻的電阻絲的阻值（約為5Ω），隨后將其固定在帶有刻度尺的木板上，準(zhǔn)備進(jìn)一步精確測量其電阻．
現(xiàn)有電源（電動勢E為3.0V，內(nèi)阻不計(jì)）、開關(guān)和導(dǎo)線若干，以及下列器材：
A、電流表（量程0～3A，內(nèi)阻約0.025Ω）
B、電流表（量程0～0.6A，內(nèi)阻約0.125Ω）
C、電壓表（量程0～3V，內(nèi)阻約3kΩ）
D、滑動變阻器（0～20Ω，額定電流2A）
E、滑動變阻器（0～100Ω，額定電流1A）

（1）為減小誤差，且便于操作，在實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)選B，滑動變阻器應(yīng)選D（選填器材前的字母）．
（2）如圖甲所示，是測量該電阻絲實(shí)驗(yàn)器材的實(shí)物圖，圖中已連接了部分導(dǎo)線，還有兩根導(dǎo)線沒有連接，請補(bǔ)充完整．
（3）在開關(guān)閉合前，滑動變阻器的滑片應(yīng)當(dāng)調(diào)到最左端（選填“左”或“右”端），閉合開關(guān)后，在實(shí)驗(yàn)中電壓表讀數(shù)的最小值大于零（選填“大于零”或“等于零”）．
（4）若不計(jì)實(shí)驗(yàn)中的偶然誤差，則下列說法正確的是BC．
A、測量值偏大，產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的主要原因是電流表分壓
B、測量值偏小，產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的主要原因是電壓表分流
C、若已知電壓表的內(nèi)阻，可計(jì)算出待測電阻的真實(shí)值
D、若已知電流表的內(nèi)阻，可計(jì)算出待測電阻的真實(shí)值
（5）小鵬同學(xué)仍用上述電源也設(shè)計(jì)了一個實(shí)驗(yàn)，電路如圖乙所示，R為保護(hù)電阻，已測出電阻絲的橫截面積為S，用一個帶有接線柱的小金屬夾沿電阻絲滑動，可改變接入電路中電阻絲的長度L，實(shí)驗(yàn)中記錄了幾組不同長度L對應(yīng)的電流I．他準(zhǔn)備理由圖象法處理數(shù)據(jù)來計(jì)算該電阻絲的電阻率．
請分析說明小鵬同學(xué)應(yīng)該做出怎樣的線性函數(shù)圖象，并定性畫出該圖象，請指出在本實(shí)驗(yàn)中電流表的內(nèi)阻對該電阻絲電阻率的測量結(jié)果有無影響．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)通過待測電阻的最大電流來選擇電流表量程，一般情況下如果滑動變阻器的阻值小于待測電阻用分壓接法，本題采用的限流接法，滑動變阻器的阻值是待測電阻的阻值的2-5倍比較好
（2）根據(jù)臨界阻值法選擇電流表的內(nèi)外接法，若${R}_{x}^{\;}＜\sqrt{{R}_{V}^{\;}{R}_{A}^{\;}}$選擇電流表外接；若${R}_{x}^{\;}＞\sqrt{{R}_{V}^{\;}{R}_{A}^{\;}}$選擇電流表內(nèi)接；${R}_{x}^{\;}=\sqrt{{R}_{V}^{\;}{R}_{A}^{\;}}$內(nèi)外接法均可以
（3）為防止電路中電流過大，燒壞電表，滑動變阻器置于阻值最大處；因?yàn)橄蘖麟娐�，電路最小電流不為零，電壓表的讀數(shù)最小值不為零
（4）誤差的主要來源是電壓表的分流，測量的是電壓表和待測電阻并聯(lián)的電阻；
（5）根據(jù)閉合電路的歐姆定律寫出$\frac{1}{I}-L$的解析式，結(jié)合斜率進(jìn)行分析，得出電阻率的表達(dá)式，分析電表內(nèi)阻對電阻率的影響；

解答 解：（1）根據(jù)歐姆定律可知，通過待測電阻的最大電流為${I}_{max}^{\;}=\frac{E}{{R}_{x}^{\;}}=\frac{3}{5}A=0.6A$，所以電流表應(yīng)選B；
滑動變阻器采用的是限流接法，選擇限流電路，滑動變阻器的阻值是待測電阻的阻值的2-5倍比較好，故滑動變阻器應(yīng)選D；
（2）由于待測電阻滿足${R}_{x}^{\;}＜\sqrt{{R}_{A}^{\;}{R}_{V}^{\;}}$，可知電流表應(yīng)用外接法，連線圖如圖所示：

（3）為保護(hù)電路，在閉合開關(guān)前，滑動變阻器置于阻值最大處，即滑片調(diào)整到最左端；實(shí)驗(yàn)中，電路中的最小電流為${I}_{min}^{\;}=\frac{E}{R+{R}_{x}^{\;}}=\frac{3}{5+20}=\frac{3}{25}A$
電壓表讀數(shù)的最小值$U={I}_{min}^{\;}{R}_{x}^{\;}$=$\frac{3}{25}×5=0.6V$，所以電壓表讀數(shù)的最小值大于零
（4）引起該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差的主要原因是電壓表的分流作用，電流表測量值大于真實(shí)值，電阻測量值偏小
實(shí)際測量的電壓表電阻和待測電阻并聯(lián)的總電阻，如果已知電壓表的電阻，則可以算出待測電阻的真實(shí)值，故BC正確；
（5）根據(jù)閉合電路的歐姆定律，有$\frac{E}{I}=R+{r}_{A}^{\;}+ρ\frac{L}{S}$
整理得$\frac{1}{I}=\frac{R+{r}_{A}^{\;}}{E}+ρ\frac{1}{ES}•L$
作出$\frac{1}{I}-L$圖象，斜率為$k=\frac{ρ}{ES}$，即ρ=kES，所以電流表的內(nèi)阻對該電阻絲電阻率的測量結(jié)果無影響
故答案為：（1）B；D   （2）如上圖        （3）左端；大于零  （4）BC    （5）無影響

點(diǎn)評 本題考查測定金屬絲的電阻率，實(shí)驗(yàn)儀器的選擇是考試中經(jīng)常出現(xiàn)的問題，在學(xué)習(xí)中要注意掌握好其安全、準(zhǔn)確的原則；同時(shí)注意滑動變阻器的電路中的應(yīng)用規(guī)律．注意電流表的內(nèi)外接法的選擇．