Question

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50 cm.

(1)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑,其中某一次測量結(jié)果如圖(甲)所示,其讀數(shù)應(yīng)為　　　　 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3 V,內(nèi)阻約1 Ω)、電流表(內(nèi)阻約0.1 Ω)、電壓表(內(nèi)阻約3 kΩ)、滑動變阻器R(0～20 Ω,額定電流2 A)、開關(guān)、導(dǎo)線若干.某小組同學(xué)利用以上器材正確連接好電路,進行實驗測量,記錄數(shù)據(jù)如下:

次數(shù)	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(shù)據(jù)可知,他們測量R_x是采用圖(乙)中的　　　　圖(選填“A”或“B”). 

(3)如圖(丙)是測量R_x的實驗器材實物圖,圖中已連接了部分導(dǎo)線,滑動變阻器的滑片P置于變阻器的一端.請根據(jù)圖(乙)中所選的電路圖,補充完成圖(丙)中實物間的連線,并使閉合開關(guān)的瞬間,電壓表或電流表不至于被燒壞.

(4)這個小組的同學(xué)在坐標紙上建立U、I坐標系,如圖(丁)所示,圖中已標出了與測量數(shù)據(jù)對應(yīng)的4個坐標點.請在圖(丁)中標出第2、4、6次測量數(shù)據(jù)的坐標點,并描繪出UI圖線.由圖線得到金屬絲的阻值R_x=　　　　 Ω(保留兩位有效數(shù)字). 

(5)根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以估算出金屬絲電阻率約為　　　　(填選項前的符號). 

A.1×10^-2 Ω·m  B.1×10^-3 Ω·m

C.1×10^-6 Ω·m  D.1×10^-8 Ω·m

(6)任何實驗測量都存在誤差.本實驗所用測量儀器均已校準,下列關(guān)于誤差的說法中正確的選項是　　　　(有多個正確選項). 

A.用螺旋測微器測量金屬絲直徑時,由于讀數(shù)引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差

B.由于電流表和電壓表內(nèi)阻引起的誤差屬于偶然誤差

C.若將電流表和電壓表的內(nèi)阻計算在內(nèi),可以消除由測量儀表引起的系統(tǒng)誤差

D.用UI圖像處理數(shù)據(jù)求金屬絲電阻可以減小偶然誤差

Answer 1

解析:(1)主尺半刻度線未露出,讀數(shù)為0 mm,螺旋尺的讀數(shù)為39.8×0.01 mm=0.398 mm,所以此螺旋測微器讀數(shù)為(0+0.398) mm=0.398 mm.

(2)由圖表數(shù)據(jù)可知,待測電阻阻值約為5 Ω,若電路采用限流接法,回路最小電流I=,代入數(shù)值約為0.11 A,不可能達到0.020 A,所以應(yīng)該是分壓接法,即選用A圖.

(3)實物連圖時要注意:開關(guān)閉合前,滑動變阻器應(yīng)處于零阻值處,以使待測電阻的分壓最小;應(yīng)保證開關(guān)能控制整個電路的通斷;電流從電壓表和電流表正接線柱流入,實物圖,如圖(甲)所示.

(4)在坐標系中描出第2、4、6次測量數(shù)據(jù)對應(yīng)的點,然后連線.由于第6個數(shù)據(jù)描點偏差太大,舍棄不用;圖線的斜率即為R_x的阻值,由圖(乙)可知,R_x=4.4 Ω.

(5)由電阻定律知R_x=ρ,則ρ=·R_x=R_x≈1.09×10^-6 Ω·m,選項C正確.

(6)由于讀數(shù)而引起的誤差是偶然誤差,由于電壓表與電流表的內(nèi)阻而引起的誤差是系統(tǒng)誤差,選項A、B錯誤.若將電流表和電壓表的內(nèi)阻計算在內(nèi),則消除了電表內(nèi)阻對實驗的影響,即消除了由測量儀表引起的系統(tǒng)誤差,選項C正確.用UI圖像處理數(shù)據(jù),體現(xiàn)了多次測量求平均值的思想,而且剔除了個別偶然誤差比較大的點,如圖線中的第6個點,選項D正確.

答案:(1)0.398(0.395～0.399均正確)　(2)A　(3)見解析圖(甲)　(4)見解析圖(乙)　4.4(4.3～4.7均正確)　(5)C

(6)CD