Question

12．在“探究決定導(dǎo)線電阻的因素”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，直徑約為0.400mm．
（1）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)如表：

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是采用圖中的甲圖（選填“甲”或“乙”）．

（2）圖丙是測量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．
（3）這個小組的同學(xué)在坐標(biāo)紙上建立U、I坐標(biāo)系，如圖丁所示，圖中已標(biāo)出了與測量數(shù)據(jù)對應(yīng)的4個坐標(biāo)點．請在圖中標(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）
（4）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
（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(zhǔn)，下列關(guān)于誤差的說法中正確的選項是CD
A．用儀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)，可以消除由測量儀表引起的偶然誤差
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）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)確定滑動變阻器的接法，然后選擇實驗電路．
（2）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．
（3）根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系內(nèi)描出對應(yīng)點，然后作出圖象，根據(jù)圖示圖象求出電阻．
（4）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)應(yīng)用電阻定律求出電阻率，然后分析答題．
（5）根據(jù)誤差來源分析答題．

解答 解：（1）由表中實驗數(shù)據(jù)可知，電流的最小測量值為0.020A，最小電壓值為0.10V，滑動變阻器應(yīng)采用分壓接法，應(yīng)選擇圖甲所示電路圖．
（2）根據(jù)圖甲所示電路圖連接實物電路圖，實物電路圖如圖所示：

（3）根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)作出圖象如圖所示：

由圖示圖象可知，電阻：R_x=$\frac{1}{0.22}$≈4.5Ω；
（4）電阻阻值：R=ρ$\frac{L}{S}$=ρ$\frac{L}{π（\fracor6wlae{2}）^{2}}$，解得：ρ=$\frac{πRwllw9wk^{2}}{4L}$≈1×10^-6Ω•m，故選：C．
（6）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(jié)構(gòu)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偶然誤差，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；故選：CD．
故答案為：（1）甲；（2）電路圖如圖所示；（3）4.5；（4）C；（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(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．