Question

4．在“測定金屬的電阻率”實(shí)驗(yàn)中，所用測量儀器已校準(zhǔn)，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(jié)果如圖甲所示，其讀數(shù)應(yīng)為0.398mm．
（2）用伏安法測金屬絲的電阻Rx．實(shí)驗(yàn)所用器材為：電池組（電動(dòng)勢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)測量，記錄數(shù)據(jù)如表：

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

（3）請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)的要求，在虛線框中畫出測量R_x的實(shí)驗(yàn)電路圖．
（4）圖3是測量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)第（3）所設(shè)計(jì)的電路圖，補(bǔ)充完成圖3中實(shí)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；
（5）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)出了與測量數(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次測量數(shù)據(jù)的坐標(biāo)點(diǎn)，并描繪出U-I圖線，由圖線得到金屬絲的阻值R_x=4.4Ω（保留兩位有效數(shù)字）；
（6）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．
（7）任何實(shí)驗(yàn)測量都存在誤差，本實(shí)驗(yàn)所用測量儀器均已校準(zhǔn)，下列關(guān)于誤差的說法中正確的選項(xiàng)是CD（有多個(gè)正確選項(xiàng)）．
A、用螺旋測微器測量金屬絲直徑時(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(jì)算在內(nèi)，可以消除由測量儀表引起的系統(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）螺旋測微器固定刻度與可動(dòng)刻度示數(shù)之和是螺旋測微器的示數(shù)；
（3）根據(jù)題意確定滑動(dòng)變阻器接法，然后作出電路圖；
（4）根據(jù)電路圖連接實(shí)物電路圖；
（5）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．
（6）由電阻定律求出電阻率，然后答題；
（7）明確偶然誤差是由人為因素引起的，可以通過多次測量或利用圖象來減小偶然誤差，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)誤差可以通過采用精密儀器和完善實(shí)驗(yàn)原理來消除．

解答 解：（1）由圖1所示螺旋測微器可知，其示數(shù)為：0mm+39.8×0.01mm=0.398mm（0.395～0.399均正確）；
（3）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，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法，
電阻阻值約為：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{0.10}{0.020}$=5Ω，電流表內(nèi)阻約為0.1Ω，電壓表內(nèi)阻約為3kΩ，
電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于電阻阻值，電流表應(yīng)采用外接法，電路圖如圖所示；

（4）根據(jù)電路圖連接實(shí)物電路圖，實(shí)物電路圖如圖所示：

（5）根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系內(nèi)描出對(duì)應(yīng)點(diǎn)，然后作出圖象如圖所示：

由圖示圖象可知，待測電阻阻值：R_x=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.3}{0.52}$≈4.4Ω；
（6）待測電阻阻值：R=ρ$\frac{L}{S}$=ρ$\frac{L}{π（\fracatixok7{2}）^{2}}$，電阻率：ρ=$\frac{πR2rm6le1^{2}}{4L}$=$\frac{3.14×4.4×（0.398×1{0}^{-3}）^{2}}{4×0.50}$≈1.1×10^-6Ω•m，故選C；
（7）A、用螺旋測微器測量金屬絲直徑時(shí)，由于讀數(shù)引起的誤差屬于偶然誤差，故A錯(cuò)誤；
B、由于電流表和電壓表內(nèi)阻引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差，故B錯(cuò)誤；
C、若將電流表和電壓表的內(nèi)阻計(jì)算在內(nèi)，可以消除由測量儀表引起的系統(tǒng)誤差，故C正確；
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，故D正確；故選：CD；
故答案為：（1）0.398；（3）電路圖如圖所示；（4）實(shí)物電路圖如圖所示；（5）圖象如圖所示；4.4；（6）C；（7）CD．

點(diǎn)評(píng) 要掌握螺旋測微器的讀數(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)小于待測電阻阻值時(shí)，電流表應(yīng)用內(nèi)接法．