Question

4．用伏安法測量電阻的阻值大小，若待測電阻絲的電阻約為5Ω，要求測量結果盡量準確，備有以下器材：
A、電池組（3V）
B、電流表（0～0.6A，內阻約為0.125Ω）
C、電壓表（0～3V，內阻約為4kΩ）
D、滑動變阻器（0～5Ω，允許最大電流2A）
F、滑動變阻器（0～2000Ω，允許最大電流0.3A）
G、開關、導線
①上述器材中滑動變阻器選用的是D．（只填寫字母代號）
②實驗時為了多測幾組數(shù)據(jù)，且要求待測電阻兩端的電壓從零開始調節(jié)，在圖1中的虛線框內畫出測量電路圖．
③從系統(tǒng)誤差的角度分析，R_x的測量值R_x測與其真實值R_x真相比較，有R_x測＜R_x真 （選填“＞”、“＜”或“=”）．
④某次測量中，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．利用螺旋測微器測量金屬絲的直徑（丙）d=1.705mm．

⑤根據(jù)測量數(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．測量數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)太少且誤差太大
B．作圖太隨意，沒有使用直尺
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．以上說法都不正確
⑥若某次測量中，金屬絲的長度為l，直徑為D，電壓表和電流表讀數(shù)分別為U和I，請用上述直接測量的物理量寫出電阻率ρ的計算式：ρ=$\frac{πU{D}^{2}}{4IL}$．

Answer 1

分析 ①明確實驗原理，根據(jù)滑動變阻器的作用選擇滑動變阻器；
②根據(jù)實驗原理進行分析，從而明確滑動變阻器以及電流表接法；
③分析電路結構，明確電表內阻的影響，從而分析實驗誤差；
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)電表量程進行分析，從而得出最終讀數(shù)；根據(jù)螺旋測微器的讀數(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待測電阻絲的電阻約為5Ω，若選擇2000Ω的電阻則實驗很難操作，故應選擇小電阻D；
②由于本實驗中要求多測幾組數(shù)據(jù)，故應采用分壓接法，同時因電阻較小，故應采用電流表外接法；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小；
④MN段向上彎曲，說明電阻在不斷增大，引起的原因是通電時間較長，導致發(fā)熱，溫度升高，電阻變大，故C正確，ABD錯誤；
⑤電壓表量程應選3V，故示數(shù)為1.1V；電流表量程為0.6A，則讀數(shù)為0.20A；螺旋測微器固定部分讀數(shù)為1.5mA，轉動部分為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$\frac{πU{D}^{2}}{4IL}$

點評 本題考查伏安法測電阻的實驗，要注意明確實驗原理，知道分壓接法的正確應用，同時注意在使用分壓接法時要注意選擇阻值較小的滑動變阻器．