Question

19．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直徑，其中某次測量結果如圖1所示，其讀數應為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R_X，實驗所用器材為：
電池組（電動勢為3V，內阻約為1Ω），電流表（內阻約為0.1Ω），
電壓表（內阻約為3kΩ），滑動變阻器R（0～20Ω，額定電流為2A），開關，導線若干．某同學利用以上器材正確連接好電路，進行實驗測量，記錄數據如下：

次數	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

由以上實驗數據可知，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，請根據上圖所選的電路圖，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，圖中已經標出了與測量數據相對應的四個點，請在圖中標出第2、4、6次測量數據的坐標點，并描繪出U-I圖線，由圖線得到金屬絲的阻值R_X=4.5Ω（保留兩位有效數字）．
（5）根據以上數據可估算出金屬絲的電阻率約為C（填選項前的序號）
A、1×10^-2Ωm       B、1×10^-3Ωm         C、1×10^-6Ωm       D、1×10^-8Ωm
（6）任何實驗測量都存在誤差，本實驗所用測量儀器都已校準，下列關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，由于讀數引起的誤差屬于系統誤差
B、由于電流表和電壓表內阻引起的誤差屬于偶然誤差
C、若將電流表和電壓表的內阻計算在內，可以消除由測量儀表引起的系統誤差
D、用U-I圖象處理數據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之和是螺旋測微器的示數；
（2）根據題意確定滑動變阻器接法，然后選擇實驗電路；
（3）根據電路圖連接實物電路圖；
（4）根據坐標系內描出的點作出圖象，然后根據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；系統誤差是由儀器本身因素或實驗原理不精確引起的誤差，系統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，其示數為：0mm+39.8×0.01mm=0.398mm（0.396～0.399均正確）；
（2）由表中實驗數據可知，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，滑動變阻器應用分壓式接法，因此實驗采用的是圖甲所示電路；
（3）根據電路圖連接實物電路圖，實物電路圖如圖所示：

（4）根據坐標系內描出的點作出圖象如圖所示：

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=$\frac{SR}{L}$=$\frac{Rπ（\frac7nw7ed4{2}）^{2}}{L}$=$\frac{4.5×3.24×（\frac{0.398×1{0}^{-3}}{2}）^{2}}{0.5}$≈1.15×10^-6Ω•m，故選C；
（6）A、用螺旋測微器測量金屬絲直徑時，由于讀數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阻引起的誤差不可避免，屬于系統誤差，不屬于偶然誤差，故B錯誤；
C、若將電流表和電壓表的內阻計算在內，可以消除由測量儀表引起的系統誤差，故C正確；
D、用U-I圖象處理數據能起到“平均”的作用，可以減小偶然誤差但不能消除偶然誤差，故D正確．故選：CD；
故答案為：（1）0.398；（2）甲；（3）如圖所示；（4）如圖所示；4.5；（5）C；（6）CD．

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