Question

1．為了探究某金屬絲的電阻與長度的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)中使用的器材有：
a．金屬絲（長度x₀為1.0m，電阻約5Ω-6Ω）
b．直流電源（4.5V，內(nèi)阻不計(jì)）
c．電流表（量程0.6A，內(nèi)阻不計(jì)）
d．電壓表（3V，內(nèi)阻約3kΩ）
e．滑動變阻器（50Ω，1.5A）
f．定值電阻R₁（100.0Ω，1.0A）
g．定值電阻R₂（5.0Ω，1.0A）
h．開關(guān)，導(dǎo)線若干
（1）該實(shí)驗(yàn)的電路圖如圖1所示，定值電阻應(yīng)選R₂（選填“R₁”或“R₂”）
（2）有甲、乙兩組同學(xué)采取兩種不同的方案進(jìn)行測量；
甲組方案：逐漸減小金屬絲接入電路的長度x，并調(diào)整滑動變阻器的觸頭位置，同時保持電壓表示數(shù)不變，讀出對應(yīng)的電流表示數(shù)，通過計(jì)算得到金屬絲電阻R_甲如下：

金屬絲長度x/cm	100.00	85.00	70.00	55.00	40.00	25.00
金屬絲電阻值R甲/Ω	5.10	4.36	3.66	2.95	2.34	1.87

乙組方案：逐漸減小金屬絲接入電路的長度x，并調(diào)整測動變阻器的觸頭位置，同時保持電流表示數(shù)不變，讀出對應(yīng)的電壓表示數(shù)，通過計(jì)算得到金屬絲電阻R_乙如表：

金屬絲長度x/cm	100.00	85.00	70.00	55.00	40.00	25.00
金屬絲電阻值R乙/Ω	5.10	4.33	3.57	2.80	2.04	1.27

①如圖2坐標(biāo)紙內(nèi)已經(jīng)分別描出甲、乙實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的R-x圖，結(jié)合R-x圖簡要回答甲、乙兩組實(shí)驗(yàn)中金屬絲電阻與長度變化規(guī)律有何不同，并分析其原因；
②乙組同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案更符合實(shí)驗(yàn)要求：
③已知金屬絲的橫截面積為s=0.1mm²，則該金屬絲的電阻率ρ=5.0×10^-7Ω•m（保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）若選擇R₁，電流表的示數(shù)非常小，會產(chǎn)生較大誤差，所以選擇R₂．
（2）甲同學(xué)的實(shí)驗(yàn)會使金屬絲產(chǎn)生較大的熱量，溫度升高使得電阻變大，所以乙同學(xué)的方案好，利用電阻的決定式求電阻率．

解答 解：（1）若選擇R₁，電流表的示數(shù)非常小，會產(chǎn)生較大誤差，故定值電阻應(yīng)該選R₂．   
（2）①甲圖中隨金屬絲長度減小，金屬絲的電阻減小，呈現(xiàn)非線性變化；乙圖中隨金屬絲長度的減小，金屬絲的電阻也減小，呈現(xiàn)線性變化．當(dāng)金屬絲長度較小時，甲的測量值總大于乙的測量值，這是因?yàn)榧自诒３蛛妷翰蛔兊那闆r下導(dǎo)致電流的增大，使金屬絲單位長度上發(fā)熱功率增大而導(dǎo)致溫度升高，電阻變大．
②由上面的分析知乙同學(xué)的方案更符合要求．
③由電阻定律可知，金屬絲電阻：R=ρ$\frac{{x}_{0}}{s}$，金屬絲電阻率：ρ=$\frac{R}{{x}_{0}}$s，由圖示圖象可知：$\frac{R}{{x}_{0}}$=$\frac{5Ω}{1.00m}$=5Ω/m，則電阻率：ρ=$\frac{R}{{x}_{0}}$s=5×0.1×10^-6=5.0×10^-7Ω•m．
故答案為：（1）R₂；（2）①甲圖金屬絲長度減小，其電阻減小，呈現(xiàn)非線性變化；乙圖中隨金屬絲長度的減小，其電阻也減小，呈現(xiàn)線性變化．當(dāng)金屬絲長度較小時，甲的測量值總大于乙的測量值，這是因?yàn)榧自诒３蛛妷翰蛔兊那闆r下導(dǎo)致電流的增大，使金屬絲單位長度上發(fā)熱功率增大而導(dǎo)致溫度升高，電阻變大．②乙．③5.0×10^-7Ω•m．

點(diǎn)評 本題考查理解物理圖象的能力．伏安法是測量電阻的基本原理，圖象法是處理數(shù)據(jù)的常用方法，可以減小偶然誤差．