Question

18．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(jié)果如圖1所示，其讀數(shù)應(yīng)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(guān)、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．

（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)圖（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(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(yīng)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）根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以估算出金屬絲的電阻率約為C（填選項前的符號）．
A．1×10^-2Ω•m        B．1×10^-3Ω•m        C．1×10^-6Ω•m        D．1×10^-8Ω•m
（6）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(guān)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 （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，及電流表接法，然后選擇實驗電路；
（3）根據(jù)電路圖連接實物電路圖；
（4）根據(jù)坐標系內(nèi)描出的點作出圖象，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)嶒炘�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驗原理來消除．

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）由表中實驗數(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，
并由電壓表與電流表讀數(shù)可知，所測電阻阻值較小，因此實驗采用的是圖甲所示電路；
（3）根據(jù)電路圖連接實物電路圖，實物電路圖如圖所示：

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

                  圖2
由圖示圖象可知，第6組實驗數(shù)據(jù)偏離圖線太遠，改組實驗數(shù)據(jù)是錯誤的，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=$\frac{RS}{L}$=$\frac{Rπ（\fracchqjhvz{2}）^{2}}{L}$=$\frac{4.5×3.14×（\frac{0.398}{2}×1{0}^{-3}）^{2}}{0.5}$≈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，使本實驗測量結(jié)果偏大，故B錯誤；
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，則本實驗的測量結(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1所示；（4）如圖2所示；4.5；（5）C；（6）CD．

點評 要掌握螺旋測微器的讀數(shù)方法；明確電學實驗中，當要求電流從零調(diào)時，滑動變阻器應(yīng)用分壓式接法；當滿足待測電阻阻值遠小于電壓表內(nèi)阻時，電流表應(yīng)用外接法，當電流表內(nèi)阻遠小于待測電阻阻值時，電流表應(yīng)用內(nèi)接法．