Question

12．在“測量金屬的電阻率”實(shí)驗(yàn)中，所用測量儀器均已校準(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1所示，其讀數(shù)為0.398mm（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(shí)驗(yàn)所用器材為：電池組（電動勢3V，內(nèi)阻約1Ω）、電流表（內(nèi)阻約0.1Ω）、電壓表（內(nèi)阻約3KΩ）、滑動變阻器（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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，他們測量R_x是采用圖2中的甲圖（選填“甲”或“乙”）．
（3）圖3是測量R_x的實(shí)驗(yàn)器材實(shí)物圖，圖中已連接了部分導(dǎo)線，滑動變阻器滑片P置于變阻器的一端．請根據(jù)（2）所選的電路圖，補(bǔ)充完圖3中實(shí)物間的連線，并使開關(guān)閉合瞬間，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)出了與測量數(shù)據(jù)對應(yīng)的4個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)．請?jiān)趫D4中標(biāo)出第2、4、6次測量數(shù)據(jù)的坐標(biāo)點(diǎn)，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)可以估算出金屬絲電阻率約為C（填選項(xiàng)前的符號）．
A、1×10^-2Ω?m   B、1×10^-3Ω?m    C、1×10^-6Ω?m   D、1×10^-5Ω?m
（6）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．
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(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刻度示數(shù)之和是螺旋測微器的示數(shù)；
（2）根據(jù)題意確定滑動變阻器接法，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（0.396～0.399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，滑動變阻器應(yīng)用分壓式接法，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：

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

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=$\frac{SR}{L}$=$\frac{Rπ（\frackvnxlar{2}）}{L}$=$\frac{4.5×3.14×（\frac{0.398×1{0}^{-3}}{2}）^{2}}{0.50}$≈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)測量結(jié)果偏大，故B錯(cuò)誤；
C、電壓表與被測電阻并聯(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）如圖所示；（4）如圖所示；4.5；（5）C；（6）CD．

點(diǎn)評 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．