Question

4．用伏安法測(cè)量電阻的阻值大小，若待測(cè)電阻絲的電阻約為5Ω，要求測(cè)量結(jié)果盡量準(zhǔn)確，備有以下器材：
A、電池組（3V）
B、電流表（0～0.6A，內(nèi)阻約為0.125Ω）
C、電壓表（0～3V，內(nèi)阻約為4kΩ）
D、滑動(dòng)變阻器（0～5Ω，允許最大電流2A）
F、滑動(dòng)變阻器（0～2000Ω，允許最大電流0.3A）
G、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線
①上述器材中滑動(dòng)變阻器選用的是D．（只填寫字母代號(hào)）
②實(shí)驗(yàn)時(shí)為了多測(cè)幾組數(shù)據(jù)，且要求待測(cè)電阻兩端的電壓從零開(kāi)始調(diào)節(jié)，在圖1中的虛線框內(nèi)畫出測(cè)量電路圖．
③從系統(tǒng)誤差的角度分析，R_x的測(cè)量值R_x測(cè)與其真實(shí)值R_x真相比較，有R_x測(cè)＜R_x真 （選填“＞”、“＜”或“=”）．
④某次測(cè)量中，兩電表的刻度盤示數(shù)如圖2所示，（甲）所示讀數(shù)為1.1V；（乙）所示讀數(shù)為0.20A．利用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑（丙）d=1.705mm．

⑤根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)得到的伏安特性曲線如圖3所示，圖中MN段向上彎曲的主要原因是C
A．測(cè)量數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)太少且誤差太大
B．作圖太隨意，沒(méi)有使用直尺
C．隨著電阻絲中的電流增大，電阻絲的溫度升高，電阻率增大，電阻增大
D．以上說(shuō)法都不正確
⑥若某次測(cè)量中，金屬絲的長(zhǎng)度為l，直徑為D，電壓表和電流表讀數(shù)分別為U和I，請(qǐng)用上述直接測(cè)量的物理量寫出電阻率ρ的計(jì)算式：ρ=$\frac{πU{D}^{2}}{4IL}$．

Answer 1

分析 ①明確實(shí)驗(yàn)原理，根據(jù)滑動(dòng)變阻器的作用選擇滑動(dòng)變阻器；
②根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行分析，從而明確滑動(dòng)變阻器以及電流表接法；
③分析電路結(jié)構(gòu)，明確電表內(nèi)阻的影響，從而分析實(shí)驗(yàn)誤差；
④根據(jù)電阻隨溫度的變化規(guī)律可明確圖象彎曲的原因；
⑤根據(jù)電表量程進(jìn)行分析，從而得出最終讀數(shù)；根據(jù)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)方法讀出直徑；
⑥根據(jù)歐姆定律以及電阻定律聯(lián)立即可求得電阻率．

解答 解：①待測(cè)電阻絲的電阻約為5Ω，若選擇2000Ω的電阻則實(shí)驗(yàn)很難操作，故應(yīng)選擇小電阻D；
②由于本實(shí)驗(yàn)中要求多測(cè)幾組數(shù)據(jù)，故應(yīng)采用分壓接法，同時(shí)因電阻較小，故應(yīng)采用電流表外接法；如圖所示；
③采用電流表外接法，由于電壓表內(nèi)阻的影響，電流表示數(shù)偏大，則由歐姆定律得出的電阻值偏��；
④MN段向上彎曲，說(shuō)明電阻在不斷增大，引起的原因是通電時(shí)間較長(zhǎng)，導(dǎo)致發(fā)熱，溫度升高，電阻變大，故C正確，ABD錯(cuò)誤；
⑤電壓表量程應(yīng)選3V，故示數(shù)為1.1V；電流表量程為0.6A，則讀數(shù)為0.20A；螺旋測(cè)微器固定部分讀數(shù)為1.5mA，轉(zhuǎn)動(dòng)部分為20.5，故最終讀數(shù)為：1.5+20.5×0.01=1.705mm；
⑥根據(jù)R=$\frac{U}{I}$以及R=$\frac{ρL}{\frac{1}{4}π{D}^{2}}$
可得：ρ=$\frac{πU{D}^{2}}{4IL}$
故答案為：①D；②如圖所示；③＜；④1.1；0.20；1.705；⑤C；⑥$\frac{πU{D}^{2}}{4IL}$

點(diǎn)評(píng) 本題考查伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)，要注意明確實(shí)驗(yàn)原理，知道分壓接法的正確應(yīng)用，同時(shí)注意在使用分壓接法時(shí)要注意選擇阻值較小的滑動(dòng)變阻器．