Question

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

 

mm（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

 

（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，請在下圖中標出第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=

 

Ω（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

 

（填選項前的序號）
A、1×10^-2Ω?mB、1×10^-3Ω?mC、1×10^-6Ω?mD、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都已校準，下列關于誤差的說法中正確的選項是

 

（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）關于螺旋測微器的讀數，要先讀出固定刻度，再讀出可動刻度，然后相加即可得出結果．
（2）根據數據比較電壓表、電流表和被測電阻的阻值關系，確定可采取的電路．
（3）按照電路原理圖進行實物圖的連接，注意導線不能交叉和滑動變阻器的連接方式．
（4）根據圖上所標的點，做出U--I圖線，從而可得出電阻值
（5）把以上數據代入電阻定律，可得出結果
（6）結合試驗誤差出現的原因，可得出答案．

解答：解：（1）固定刻度讀數為0，可動刻度讀數為39.7，所測長度為0+39.7×0.01=0.397mm
（2）由記錄數據根據歐姆定律可知金屬絲的電阻R_x約5Ω．則有

Rx

RA

=

5

0.1

=50，

RV

Rx

=

3000

5

=600，比較R_x為小電阻應該采用外接法測量誤差�。�由（3）知是用伏安特性曲線來測量電阻的，就要求電壓電流從接近0開始調節，所以應該采用分壓接法甲．
（3）注意連圖時連線起點和終點在接線柱上并且不能交叉，結合（2）可知應該連接成外接分壓接法（甲）那么在連線時斷開開關且使R_x兩端的電壓為0．先連外接電路部分，再連分壓電路部分，此時滑片P必須置于變阻器的左端．實物圖如右圖所示，
（4）描繪出第2、4、6三個點后可見第6次測量數據的坐標點誤差太大舍去，然后作出U-I圖線．如右圖所示；其中第4次測量數據的坐標點在描繪出的U-I圖線上，有：Rx=

1.00

0.220

=4.5Ω．
（5）根據電阻定律Rx=ρ

l

s

有：ρ=

Rxs

l

=

4.5×3.14×0.3972×10-6

0.5

=4.5×10^-6Ω?m，從數量級上估算出的金屬絲電阻率是C選項．
（6）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；由于電流表和電壓表內阻引起的誤差屬于系統誤差．答案為CD
故答案為：（1）0.397
（2）甲
（3）如圖
（4）如圖，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、會根據電壓表、電流表及被測電阻的阻值關系，確定電流表是內接還是外接．
3、實物連接時，注意導線不能相交叉，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線的電阻率
5、了解實驗誤差產生的原因，并會在試驗中做到盡可能的減小誤差．