Question

11．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50cm．
（1）用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，其中某一次測量結果如圖1所示，其讀數(shù)應為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Rx．
實驗所用器材為：電池組（電動勢為3V，內(nèi)阻約1Ω）、電流表（內(nèi)阻約0.1Ω）、電壓表（內(nèi)阻約3kΩ）、滑動變阻器R（0～20Ω，額定電流2A）、開關、導線若干．
某小組同學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

由以上數(shù)據(jù)可知，他們測量Rx是采用圖2中的甲圖（選填“甲”或“乙”）．
（3）圖3是測量Rx的實驗器材實物圖，圖中已連接了部分導線，滑動變阻器的滑片P置于變阻器的一端．請根據(jù)題（2）所選的電路圖，補充完成圖3中實物間的連線，并使閉合開關的瞬間，電壓表或電流表 不至于被燒壞．
（4）這個小組的同學在坐標紙上建立U、I坐標系，如圖4所示，圖中已標出了測量數(shù)據(jù)對應的4個坐標點．請在圖4中標出第2、4、6次測量數(shù)據(jù)坐標點，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）任何實驗測量都存在誤差．本實驗所用測量儀器均已校準，下列關于誤差的說法中正確的選項是CD（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 本題（1）的關鍵是讀數(shù)時要分成整數(shù)部分和小數(shù)部分兩部分來讀，注意半毫米刻度線是否露出；題（2）的關鍵是根據(jù)數(shù)據(jù)表可以看出電表的示數(shù)變化范圍較大，說明變阻器采用的是分壓式接法；根據(jù)電阻定律和歐姆定律寫出電阻率的表達式，然后解出電阻率的值即可；

解答 解：（1）螺旋測微器的讀數(shù)為：d=0+39.8×0.01mm=0.398mm；
（2）從給出的數(shù)據(jù)表可知，電流表和電壓表的讀數(shù)變化范圍較大，所以變阻器采用的應是分壓式接法，即測量采用的是甲圖；
（3）根據(jù)已知原理圖可得出對應的實物圖；
（4）根據(jù)描出的點，作出圖象，如圖所示：

由圖線得到金屬絲的阻值為：R_X=$\frac{△U}{△I}$=$\frac{1.8}{0.40}$=4.5Ω
（5）根據(jù)實驗誤差的性質(zhì)及產(chǎn)生的原因，可將誤差分為系統(tǒng)誤差和偶然誤差；由于實驗原理、儀器結構上不夠完善等原因會產(chǎn)生系統(tǒng)誤差；在相同條件下，對同一物理量進行多次測量，由于各種偶然因素，會出現(xiàn)測量值時而偏大，時而偏小的誤差現(xiàn)象，這種類型的誤差叫做偶然誤差；由此可見，電流表、電壓表的內(nèi)阻引起的誤差為系統(tǒng)誤差，電流表、電壓表的讀數(shù)引起的誤差和讀取數(shù)據(jù)時帶來的誤差屬于偶然誤差，多次測量取平均值可減少偶然誤差．
A、用螺旋測微器測量金屬絲直徑時，由于讀數(shù)引起的誤差屬于偶然誤差，故A錯誤；
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，不可避免的，故B錯誤；
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，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；
故答案為：（1）0.398；（2）甲；（3）如圖；�。�4）如圖，4.5；（5）CD

點評 該題是綜合性較強的題，解答時注意一下幾方面：
1、對于長度的測量注意高中所要求的游標卡尺和螺旋測微器的使用方法，讀書時是固定刻度的值與可動刻度的值得和．
2、會根據(jù)電壓表、電流表及被測電阻的阻值關系，確定電流表是內(nèi)接還是外接．
3、實物連接時，注意導線不能相交叉，并且要注意閉合電建時，分壓電路的輸出端電壓要為零．
4、會用電阻定律來求解導線的電阻率．