Question

1．在“测定金属的电阻率”实验中，已测得金属丝接入电路部分的长度为50.00cm，金属丝的直径为0.400mm．现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．
（1）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

由以上数据分析可知，他们测量R_x是采用图1中的甲图（选填“甲”或“乙”）．

（2）图2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．请根据图（1）所选的电路图，补充完成图2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3所示，请在图中标出（1）中测量数据对应的7个坐标点，并在图3中描绘出U-I图线．
（4）由（3）图线得到金属丝的阻值R_x=4.5Ω（保留两位有效数字），
（5）伏特表、安培表用此接法测得的电阻值比真实值偏小（填大或小），
（6）根据以上数据可以估算出金属丝的电阻率约为C（填选项前符号）．
A．1×10^-2Ω•m       B．1×10^-3Ω•m     C．1×10^-6Ω•m     D．1×10^-8Ω•m．

Answer 1

分析 （1）根据题意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）应用描点法作出图象．
（4）根据图象应用欧姆定律求出电阻丝阻值．
（5）根据电路图应用欧姆定律分析实验误差．
（6）应用电阻定律求出电阻率，然后答题．

解答 解：（1）由表中实验数据可知，电压与电流的取值范围较大，滑动变阻器应采用分压接法，因此需要选择图 甲所示电路图．
（2）根据电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示：

（3）根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，然后作出图象如图所示：

（4）由图示图象可知，金属丝的点：R_X=$\frac{U}{I}$=$\frac{1.00}{0.220}$=4.5Ω；
（5）由电路图可知，电流表采用外接法，由于电压表的分流作用，所测电流偏大，由欧姆定律可知，电阻的测量值小于真实值．
（6）由电阻定律可知：R_X=ρ$\frac{L}{S}$=ρ$\frac{L}{π（\frac{d}{2}）^{2}}$，电阻率：ρ=$\frac{π{d}^{2}{R}_{X}}{4L}$，代入数据解得：ρ≈1.1×10^-6Ω•m，从数量级上估算出的金属丝电阻率是C选项．
故答案为：（1）甲；（2）如图所示；（3）如图所示；（4）4.5；（5）小；（6）C．

点评 要明确电学实验中，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．