Question

18．在“測(cè)定金屬的電阻率”實(shí)驗(yàn)中，所用測(cè)量?jī)x器均已校準(zhǔn)．待測(cè)金屬絲接入電路部分的長(zhǎng)度約為50cm．
（1）用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑，其中某一次測(cè)量結(jié)果如圖1所示，其讀數(shù)應(yīng)為0.398mm（該值接近多次測(cè)量的平均值）

（2）用伏安法測(cè)金屬絲的電阻Rx．實(shí)驗(yàn)所用器材為：電池組（電動(dòng)勢(shì)為3V，內(nèi)阻約1Ω）、電流表（內(nèi)阻約0.1Ω）、電壓表（內(nèi)阻約3kΩ）、滑動(dòng)變阻器R（0-20Ω，額定電流2A）、開(kāi)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)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

由以上數(shù)據(jù)可知，他們測(cè)量Rx是采用圖2中的甲圖．

（3）圖3是測(cè)量Rx的實(shí)驗(yàn)器材實(shí)物圖，圖中已連接了部分導(dǎo)線，滑動(dòng)變阻器的滑片P置于變阻器的一端．請(qǐng)根據(jù)圖（2）所選的電路圖，補(bǔ)充完成圖3中實(shí)物間的連線，并使閉合開(kāi)關(guān)的瞬間，電壓表或電流表不至于被燒壞．

（4）這個(gè)小組的同學(xué)在坐標(biāo)紙上建立U、I坐標(biāo)系，如圖4所示，圖中已標(biāo)出了測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的4個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)．請(qǐng)?jiān)趫D4中標(biāo)出第2、4、6次測(cè)量數(shù)據(jù)坐標(biāo)點(diǎn)，并描繪出U─I圖線．由圖線得到金屬絲的阻值R_x=4.5Ω（保留兩位有效數(shù)字）．
（5）根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以估算出金屬絲的電阻率約為C（填選項(xiàng)前的符號(hào)）．
A．1×10^-2Ω•m        B．1×10^-3Ω•m        C．1×10^-6Ω•m        D．1×10^-8Ω•m
（6）任何實(shí)驗(yàn)測(cè)量都存在誤差．本實(shí)驗(yàn)所用測(cè)量?jī)x器均已校準(zhǔn)，下列關(guān)于誤差的說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是CD（有多個(gè)正確選項(xiàng)）．
A．用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲直徑時(shí)，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內(nèi)阻計(jì)算在內(nèi)，可以消除由測(cè)量?jī)x表引起的系統(tǒng)誤差
D．用U─I圖象處理數(shù)據(jù)求金屬絲電阻可以減小偶然誤差．

Answer 1

分析 （1）螺旋測(cè)微器固定刻度與可動(dòng)刻度示數(shù)之和是螺旋測(cè)微器的示數(shù)；
（2）根據(jù)題意確定滑動(dòng)變阻器接法，及電流表接法，然后選擇實(shí)驗(yàn)電路；
（3）根據(jù)電路圖連接實(shí)物電路圖；
（4）根據(jù)坐標(biāo)系內(nèi)描出的點(diǎn)作出圖象，然后根據(jù)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；
（6）明確偶然誤差是由人為因素引起的，可以通過(guò)多次測(cè)量或利用圖象來(lái)減小偶然誤差，但不能消除誤差；系統(tǒng)誤差是由儀器本身因素或?qū)嶒?yàn)原理不精確引起的誤差，系統(tǒng)誤差可以通過(guò)采用精密儀器和完善實(shí)驗(yàn)原理來(lái)消除．

解答 解：（1）由圖1所示螺旋測(cè)微器可知，其示數(shù)為：0mm+39.8×0.01mm=0.398mm（0.396～0.399均正確）；
（2）由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)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(dòng)變阻器應(yīng)用分壓式接法，
并由電壓表與電流表讀數(shù)可知，所測(cè)電阻阻值較小，因此實(shí)驗(yàn)采用的是圖甲所示電路；
（3）根據(jù)電路圖連接實(shí)物電路圖，實(shí)物電路圖如圖所示：

                  圖1
（4）根據(jù)坐標(biāo)系內(nèi)描出的點(diǎn)作出圖象如圖所示：

                  圖2
由圖示圖象可知，第6組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)偏離圖線太遠(yuǎn)，改組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是錯(cuò)誤的，應(yīng)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=$\frac{RS}{L}$=$\frac{Rπ（\fraca6zqrv4{2}）^{2}}{L}$=$\frac{4.5×3.14×（\frac{0.398}{2}×1{0}^{-3}）^{2}}{0.5}$≈1.15×10^-6Ω•m，故選C；
（6）A、讀數(shù)引起的誤差是由人為因素引起的，屬于偶然誤差，故A錯(cuò)誤；
B、電流表串聯(lián)在電路中，只考慮電流表內(nèi)阻的影響，電流偏小，使本實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果偏大，故B錯(cuò)誤；
C、電壓表與被測(cè)電阻并聯(lián)，電壓表內(nèi)阻由分流作用，使電流表示數(shù)偏大，則本實(shí)驗(yàn)的測(cè)量結(jié)果偏小，故C正確；
D、用U-I圖象處理數(shù)據(jù)能起到“平均”的作用，可以減小偶然誤差但不能消除偶然誤差，所以D正確．故選：CD；
故答案為：（1）0.398；（2）甲；（3）如圖1所示；（4）如圖2所示；4.5；（5）C；（6）CD．

點(diǎn)評(píng) 要掌握螺旋測(cè)微器的讀數(shù)方法；明確電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)要求電流從零調(diào)時(shí)，滑動(dòng)變阻器應(yīng)用分壓式接法；當(dāng)滿足待測(cè)電阻阻值遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻時(shí)，電流表應(yīng)用外接法，當(dāng)電流表內(nèi)阻遠(yuǎn)小于待測(cè)電阻阻值時(shí)，電流表應(yīng)用內(nèi)接法．