题目内容
19.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(电动势为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3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.请根据图(2)所选的电路图,补充完成图3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,图中已标出了测量数据对应的4个坐标点.请在图4中标出第2、4、6次测量数据坐标点,并描绘出U─I图线.由图线得到金属丝的阻值Rx=4.5Ω(保留两位有效数字).
(5)根据以上数据可以估算出金属丝的电阻率约为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,然后选择实验电路;
(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(0.396~0.399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了,所以肯定用的分压,由此可知,滑动变阻器应用分压式接法,因此实验采用的是图甲所示电路;
(3)根据电路图连接实物电路图,实物电路图如图3所示:
图3
(4)根据坐标系内描出的点作出图象如图4所示:
图4
由图示图象可知,第6组实验数据偏离图线太远,改组实验数据是错误的,应舍去,
由图示图象可知,电阻RX=$\frac{△U}{△I}$=$\frac{1}{0.22}$≈4.5Ω (4.3~4.7Ω均正确).
(5)由电阻定律:R=ρ$\frac{L}{S}$得:ρ=$\frac{RS}{L}$=$\frac{Rπ(\frac{d}{2})^{2}}{L}$=$\frac{4.5×3.14×(0.398×1{0}^{-3})^{2}}{0.5}$≈1.15×10-6Ω•m,故选C;
(6)A、读数引起的误差是由人为因素引起的,属于偶然误差,故A错误;
B、电流表和电压表内阻引起的误差属于系统误差,不是偶然误差,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图象处理数据能起到“平均”的作用,可以减小偶然误差,但不能消除偶然误差,所以D正确.故选:CD;
故答案为:(1)0.398;(2)甲;(3)如图3所示;(4)如图4所示;4.5;(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. | 地面对斜面体的支持力小于(M+m1+m2)g | |
| B. | 木板与斜面间的动摩擦因数为$\frac{1}{tanθ}$ | |
| C. | 木板、小球组成的系统减少的机械能转化为内能 | |
| D. | 斜面体相对地面有向右运动的趋势 |
| A. | 地球的质量 | B. | 卫星的质量 | ||
| C. | 卫星的向心加速度大小 | D. | 卫星的运行速度大小 |
| A. | A车在加速过程中与B车相遇 | |
| B. | A、B相遇时A车的速度大于B车的速度 | |
| C. | 相遇时A车做匀速运动 | |
| D. | 两车不可能相遇 |
| A. | 同一电荷在a、b两点所受电场力方向一定相同 | |
| B. | 因为电场线由a指向b,所以Ea一定大于Eb | |
| C. | 因为电场线是直线,所以a点电势等于b点电势 | |
| D. | 电荷从a点移到b点电势能一定增加 |
| A. | 当列车通过铝环时,铝环中有感应电流,当列车停下时,铝环中的感应电流仍存在 | |
| B. | 当列车通过铝环时,铝环中有感应电流,当列车停下时,铝环中的感应电流消失 | |
| C. | 当列车靠近铝环时,铝环中电流产生的磁场的方向与电磁铁产生的磁场的方向相同 | |
| D. | 当列车离开铝环时,铝环中电流产生的磁场的方向与电磁铁产生的磁场的方向相反 |