题目内容
12.在“测定金属的电阻率”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.(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,其中某一次测量结果如图1所示,其读数应为0.398mm(该值接近多次测量的平均值).
(2)用伏安法测金属丝的电阻Rx.实验所用器材为:电池组(电动势3V,内阻约1Ω)、电流表(内阻约0.1Ω)、电压表(内阻约3kΩ)、滑动变阻器R(0~20Ω,额定电流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,记录数据如下:
| 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 |
(3)图2是测量Rx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.
(4)这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系,如图4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Rx=4.4Ω(保留两位有效数字).
(5)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
(6)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(有多个正确选项).
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系统误差
D.用U-I图象处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差.
分析 (1)螺旋测微器固定刻度与可动刻度示数之和是螺旋测微器的示数;
(2)根据题意确定滑动变阻器接法,然后作出电路图;
(3)根据电路图连接实物电路图;
(4)根据坐标系内描出的点作出图象,然后根据图象与电阻定律分析答题.
(5)由电阻定律求出电阻率,然后答题;
(6)明确偶然误差是由人为因素引起的,可以通过多次测量或利用图象来减小偶然误差,但不能消除误差;系统误差是由仪器本身因素或实验原理不精确引起的误差,系统误差可以通过采用精密仪器和完善实验原理来消除.
解答 解:(1)由图1所示螺旋测微器可知,其示数为:0mm+39.8×0.01mm=0.398mm(0.395~0.399均正确);
(2)由表中实验数据可知,如果用限流,最小电压为0.6V,而表中电压都到0.10V,滑动变阻器应采用分压接法,
电阻阻值约为:R=$\frac{U}{I}$=$\frac{0.1}{0.02}$=5Ω,电流表内阻约为0.1Ω,电压表内阻约为3kΩ,
电压表内阻远大于电阻阻值,电流表应采用外接法,电路图如图所示;![]()
(3)根据电路图连接实物电路图,实物电路图如图所示:![]()
(4)根据表中实验数据在坐标系内描出对应点,然后作出图象如图所示:![]()
由图示图象可知,待测电阻阻值:Rx=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.3}{0.52}$≈4.4Ω;
(5)待测电阻阻值:R=ρ$\frac{L}{S}$=ρ$\frac{L}{π(\frac{d}{2})^{2}}$,电阻率:ρ=$\frac{πR{d}^{2}}{4L}$=$\frac{3.14×4.4×(0.398×1{0}^{-3})^{2}}{4×0.50}$≈1.1×10-6Ω•m,故选C;
(6)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,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系统误差,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)0.398;(2)电路图如图所示;(3)实物电路图如图所示;(4)图象如图所示;4.4;(5)C;(6)CD.
点评 要掌握螺旋测微器的读数方法;明确电学实验中,当要求电流从零调时,滑动变阻器应用分压式接法;当满足待测电阻阻值远小于电压表内阻时,电流表应用外接法,当电流表内阻远小于待测电阻阻值时,电流表应用内接法.
| A. | 点电荷带负电 | |
| B. | 电荷由B点到A点的运动是匀加速直线运动 | |
| C. | 电荷经过A点时的电势能大于经过B点时的电势能 | |
| D. | 电荷经过A点时的电势能小于经过B点时的电势能 |
| A. | 甲、乙两物体一定直接接触且都发生了形变 | |
| B. | 甲、乙两物体一定直接接触但不一定都发生形变 | |
| C. | 甲、乙两物体不一定直接接触但一定都发生形变 | |
| D. | 甲、乙两物体不一定直接接触也不一定都发生形变 |
| A. | 波速为3m/s | B. | 频率为2Hz | ||
| C. | 质点B在0~0.6s内路程为25cm | D. | 质点B在t=0.6s时沿y轴正方向运动 |
| A. | 甲车做匀加速直线运动,乙车做匀速直线运动 | |
| B. | 甲车的速度等于乙车的速度 | |
| C. | 甲、乙两汽车在2s时相遇 | |
| D. | 甲、乙两汽车的运动方向相反 |