Question

12．在“探究决定导线电阻的因素”实验中，所用测量仪器均已校准，待测金属丝接入电路部分的长度约为50cm，直径约为0.400mm．
（1）用伏安法测金属丝的电阻R_X，实验所用器材为：电池组（电动势为3V，内阻约为1Ω），电流表（内阻约为0.1Ω），电压表（内阻约为3kΩ），滑动变阻器R（0～20Ω，额定电流为2A）开关，导线若干．某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如表：

次数	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

由以上实验数据可知，他们测量R_X是采用图中的甲图（选填“甲”或“乙”）．

（2）图丙是测量R_x的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端．请根据（2）所选的电路图，补充完成图中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏．
（3）这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系，如图丁所示，图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点．请在图中标出第2、4、6次测量数据的坐标点，并描绘出U-I图线．由图线得到金属丝的阻值R_x=4.5Ω（保留两位有效数字）
（4）根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为C（填选项前的符号）．
A．1×10^-2Ω•m　　B．1×10^-3Ω•m　　　C．1×10^-6Ω•m　　D．1×10^-8Ω•m
（5）任何实验测量都存在误差．本实验所用测量仪器均已校准，下列关于误差的说法中正确的选项是CD
A．用仪器测量金属丝直径时，由于读数引起的误差属于系统误差
B．由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差
C．若将电流表和电压表的内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的偶然误差
D．用U-I图象处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差．

Answer 1

分析 （1）根据实验数据确定滑动变阻器的接法，然后选择实验电路．
（2）按照电路原理图进行实物图的连接，注意导线不能交叉和滑动变阻器的连接方式．
（3）根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，然后作出图象，根据图示图象求出电阻．
（4）根据实验数据应用电阻定律求出电阻率，然后分析答题．
（5）根据误差来源分析答题．

解答 解：（1）由表中实验数据可知，电流的最小测量值为0.020A，最小电压值为0.10V，滑动变阻器应采用分压接法，应选择图甲所示电路图．
（2）根据图甲所示电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示：

（3）根据表中实验数据作出图象如图所示：

由图示图象可知，电阻：R_x=$\frac{1}{0.22}$≈4.5Ω；
（4）电阻阻值：R=ρ$\frac{L}{S}$=ρ$\frac{L}{π（\frac{d}{2}）^{2}}$，解得：ρ=$\frac{πR{d}^{2}}{4L}$≈1×10^-6Ω•m，故选：C．
（6）根据实验误差的性质及产生的原因，可将误差分为系统误差和偶然误差；由于实验原理、仪器结构上不够完善等原因会产生系统误差；在相同条件下，对同一物理量进行多次测量，由于各种偶然因素，会出现测量值时而偏大，时而偏小的误差现象，这种类型的误差叫做偶然误差；由此可见，电流表、电压表的内阻引起的误差为系统误差，电流表、电压表的读数引起的误差和读取数据时带来的误差属于偶然误差，多次测量取平均值可减少偶然误差．
A、用螺旋测微器测量金属丝直径时，由于读数引起的误差属于偶然误差，故A错误；
B、由于电流表和电压表内阻引起的误差属于系统误差，不可避免的，故B错误；
C、若将电流表和电压表的内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的偶然误差，故C正确；
D、用U-I图象处理数据求金属丝电阻，可以减小偶然误差，故D正确；故选：CD．
故答案为：（1）甲；（2）电路图如图所示；（3）4.5；（4）C；（5）CD．

点评 该题是综合性较强的题，解答时注意一下几方面：
1、对于长度的测量注意高中所要求的游标卡尺和螺旋测微器的使用方法，读书时是固定刻度的值与可动刻度的值得和．
2、会根据电压表、电流表及被测电阻的阻值关系，确定电流表是内接还是外接．
3、实物连接时，注意导线不能相交叉，并且要注意闭合电建时，分压电路的输出端电压要为零．
4、会用电阻定律来求解导线的电阻率．