Question

12．在“測量金屬的電阻率”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，其中某一次測量結果如圖1所示，其讀數為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3V，內阻約1Ω）、電流表（內阻約0.1Ω）、電壓表（內阻約3KΩ）、滑動變阻器（0-20Ω，額定電流2A），開關、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線，滑動變阻器滑片P置于變阻器的一端．請根據（2）所選的電路圖，補充完圖3中實物間的連線，并使開關閉合瞬間，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，圖中已標出了與測量數據對應的4個坐標點．請在圖4中標出第2、4、6次測量數據的坐標點，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^-5Ω?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，下列關于誤差的說法中正確的選項是CD．
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，第6組實驗數據偏離圖線太遠，改組實驗數據是錯誤的，應舍去，
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=$\frac{SR}{L}$=$\frac{Rπ（\fracp9vv5xb5{2}）}{L}$=$\frac{4.5×3.14×（\frac{0.398×1{0}^{-3}}{2}）^{2}}{0.50}$≈1.15×10^-6Ω•m，故選C；
（6）A、讀數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、電流表串聯在電路中，只考慮電流表內阻的影響，電流偏小，使本實驗測量結果偏大，故B錯誤；
C、電壓表與被測電阻并聯，電壓表內阻由分流作用，使電流表示數偏大，則本實驗的測量結果偏小，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，所以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．