Question

2．在“測定金屬的電阻率”實驗中，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直徑，其中某次測量結(jié)果如圖1所示，其讀數(shù)應(yīng)為0.399mm（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（電動勢為3V，內(nèi)阻約為1Ω），
電流表（內(nèi)阻約為0.1Ω），
電壓表（內(nèi)阻約為3kΩ），
滑動變阻器R（0～20Ω，額定電流為2A）
開關(guān)，導(dǎo)線若干．
某同學(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2中甲和乙中的圖甲（選填“甲”或“乙”）

（3）如圖3是測量R_X的實驗器材實物圖，圖中已經(jīng)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(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(biāo)紙上建立U、I坐標(biāo)系，如圖4所示，圖中已經(jīng)標(biāo)出了與測量數(shù)據(jù)相對應(yīng)的四個點，請在圖4中標(biāo)出第2、4、6次測量數(shù)據(jù)的坐標(biāo)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）根據(jù)以上數(shù)據(jù)可估算出金屬絲的電阻率約為C（填選項前的序號）
A、1×10^-2Ω•m    B、1×10^-3Ω•m     C、1×10^-6Ω•m    D、1×10^-8Ω•m．

Answer 1

分析 （1）關(guān)于螺旋測微器的讀數(shù)，要先讀出固定刻度，再讀出可動刻度，然后相加即可得出結(jié)果．
（2）根據(jù)數(shù)據(jù)比較電壓表、電流表和被測電阻的阻值關(guān)系，確定可采取的電路．
（3）按照電路原理圖進行實物圖的連接，注意導(dǎo)線不能交叉和滑動變阻器的連接方式．
（4）根據(jù)圖上所標(biāo)的點，做出U--I圖線，從而可得出電阻值
（5）把以上數(shù)據(jù)代入電阻定律，可得出結(jié)果．

解答 解：（1）固定刻度讀數(shù)為0，可動刻度讀數(shù)為39.7，所測長度為0mm+39.9×0.01mm=0.399mm；
（2）由記錄數(shù)據(jù)根據(jù)歐姆定律可知金屬絲的電阻R_x約5Ω．則有R_x＜$\sqrt{{R}_{A}{R}_{V}}$，屬于小電阻，用外接法測量誤差小，由（3）知是用伏安特性曲線來測量電阻的，就要求電壓電流從接近0開始調(diào)節(jié)，所以應(yīng)該采用分壓接法，故選甲．
（3）注意連圖時連線起點和終點在接線柱上并且不能交叉，結(jié)合（2）可知應(yīng)該連接成外接分壓接法（甲）那么在連線時斷開開關(guān)且使R_x兩端的電壓為0．先連外接電路部分，再連分壓電路部分，此時滑片P必須置于變阻器的左端．實物圖如右圖所示，
（4）描繪出第2、4、6三個點后可見第6次測量數(shù)據(jù)的坐標(biāo)點誤差太大舍去，然后出U-I圖線．如右圖所示；其中第4次測量數(shù)據(jù)的坐標(biāo)點在描繪出的U-I圖線上，有：
R_x=$\frac{1}{0.22}$=4.5Ω；
（5）根據(jù)電阻定律R=ρ$\frac{L}{S}$，得ρ=R$\frac{S}{L}$，代入數(shù)據(jù)可計算出ρ=1×10^-6Ω•m，故選：C．
故答案為：（1）0.399；（2）甲；（3）如圖所示；（4）4.5；（5）C．

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(biāo)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(guān)系，確定電流表是內(nèi)接還是外接．
3、實物連接時，注意導(dǎo)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(dǎo)線的電阻率．