Question

9．在“測定金屬的電阻率”實驗中，所用測量儀器均已校準(zhǔn)，待側(cè)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0.397mm（該值拉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(dǎo)線若干．
某小組同學(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中的甲圖（選填“甲”或“乙”）．
（3）圖3是測量R_x的實驗器材實物圖，圖中已連接了部分導(dǎo)線，滑動變阻器的滑片P置于變阻器的一端．請根據(jù)（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）在圖4中描繪出U-I圖線．由圖線得到金屬絲的阻值=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(zhǔn)，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，選全得分）．
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的內(nèi)阻計算在內(nèi)，可以消除由測量儀器引起的系統(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）關(guān)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；
（2）關(guān)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；
（3）根據(jù)給出的原理圖即可得出對應(yīng)的實物圖；
（4）根據(jù)描點法得出對應(yīng)圖象，再由圖象的性質(zhì)即可明確對應(yīng)的電阻；
（5）由電阻定律和歐姆定律寫出電阻率的表達(dá)式，然后解出電阻率的值即可；
（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）螺旋測微器的讀數(shù)為：d=0mm+39.7×0.01mm=0.397mm；
（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(yīng)是分壓式接法，即測量采用的是甲圖；
（3）根據(jù)原理圖得出對應(yīng)的實物圖；
（4）根據(jù)表中數(shù)據(jù)描出對應(yīng)的點，則可作出圖象，如圖所示：
由圖線得到金屬絲的阻值R_X=$\frac{△U}{△I}=\frac{1.8}{0.40}=4.5Ω$
（5）根據(jù)R=ρ$\frac{L}{S}$ 得：ρ=$\frac{RS}{L}$=$\frac{Rπ（\fracojc5949{2}）^{2}}{L}$
帶入數(shù)據(jù)得：ρ=1×10^-6Ω•m，故C正確，ABD錯誤；
（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）0.397；（2）甲；（3）如圖所示；（4）4.5；（5）C；（6）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(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、了解實驗誤差產(chǎn)生的原因，并會在試驗中做到盡可能的減小誤差．