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例题精讲 · 第 00707 题 · 先算截面积,再看两点法多出来的那 0.0500 Ω

以自编示意金属丝 L=1.000 m、d=0.4000 mm 为材料,由 ρ=RS/L 求 20.0 ℃ 电阻率与 20→60 ℃ 温度系数,并回代两点法引入引线电阻的偏差。

00707题号全 1000 篇 · 第 第118轮 / 第118册 轮
方向物理·实验六向之一
题型自编仿真题逐题精讲 · 采分点拆解

题目性质:自编仿真题——题目、材料、选项、数据与情境均为按课程标准与联招常见考点独立编写的原创仿真题,非真题原文,未取自任何题库、教辅或试卷;解析与采分点为教研整理,非官方评分标准。

例题精讲 · 物理实验

一、考点定位与做题顺序

测低阻金属丝时,两根引线本身的电阻会混进测得值。四点法让电流端与电压端分开,电压端几乎不取电流,引线压降就不进读数。

自编示意:L = 1.000 m,直径 d = 0.4000 mm,A = πd²/4 = 1.2566×10⁻⁷ m²;20.0 ℃ 四点法读数 R₂₀ = 0.5305 Ω,60.0 ℃ 读数 R₆₀ = 0.5836 Ω,两点法多出的引线电阻 0.0500 Ω。器件与材料参数均为自编示意,不代表真实物质常数。

二、逐题精讲

题1

题1 求 20.0 ℃ 的电阻率与温度系数。

解析

ρ = R·A/L = 0.5305×1.2566×10⁻⁷/1.000 = 6.6665×10⁻⁸ Ω·m。温度系数按 α = (R₆₀ − R₂₀)/(R₂₀·ΔT),ΔT = 40.0 ℃:(0.5836−0.5305)/(0.5305·40.0) = 2.5024×10⁻³ /℃。这里假定 R 在该温区随温度线性变化,属题给示意模型;若实测明显弯曲,应分段拟合而不是硬套一个 α。截面积用的是直径换算,不是把 0.4000 直接当 mm² 代进去。

答案 ρ = 6.6665×10⁻⁸ Ω·m;α = 2.5024×10⁻³ /℃。

采分点 截面积 1 分、ρ 值 1 分、α 公式 1 分、α 值 1 分、线性模型说明 1 分。

易错点 把直径 0.4000 mm 直接当面积,ρ 会差好几个量级。

题2

题2 若改用两点法,测得 R 变成多少?ρ 会偏高多少?这个偏差能靠多次测量平均掉吗?

解析

两点法读数 R′ = 0.5305 + 0.0500 = 0.5805 Ω,ρ′ = 0.5805×1.2566×10⁻⁷/1.000 = 7.2948×10⁻⁸ Ω·m,相对偏差 = 0.0500/0.5305 = 9.43%。这个 0.0500 Ω 是每次测量都存在的固定附加量,属于系统误差,多次平均只会让随机波动变小,不会把它消掉。处置是换四点法,或先短接测出引线电阻再扣除;不能靠调 L 或改 α 凑回去。

答案 R′ = 0.5805 Ω;ρ′ = 7.2948×10⁻⁸ Ω·m;偏高 9.42%;属系统误差。

采分点 R′ 1 分、ρ′ 1 分、偏差 1 分、系统误差辨析 1 分、处置 1 分。

易错点 把引线电阻当成随机误差去平均,是把偏差方向也弄丢了。

三、规律小结与对照表

量四点法(正确)两点法说明
R/Ω0.53050.5805多 0.0500 Ω 引线
A/10⁻⁷ m²1.25661.2566截面积不变
ρ/10⁻⁸ Ω·m6.66657.2948偏高 9.42%
α/10⁻³ ℃⁻¹2.5024—ΔT=40.0 ℃
误差类型—系统误差不可靠平均消除

小结:低阻测量先把引线挡在电压端外;固定附加量是系统误差,平均不掉。

四、自测清单

  • 能由直径算截面积
  • 能用 ρ=RS/L 求电阻率
  • 能由两点读数求温度系数
  • 能回代两点法的偏差
  • 能说明系统误差不可平均消除
  • 能给出四点法或扣除的处置
编写说明与学科依据

本文为备考教研体例稿:题目系按课程标准与联招常见考点范围编写的仿真练习题,非真题原文;文中案例为示意内容,非真实记录;文末栏目为学科依据说明,非逐条引文。涉及报考、录取、证件、居留、资助等事项,一律以当年官方文件与学校正式通知为准。

学科依据:

  • 人教版高中教材(物理):运动学测量、光的干涉、牛顿定律、传感器、电路与声学相关章节
  • 《普通高等学校联合招收华侨港澳台学生考试大纲(物理科)》:相关考点考查范围(仅作命题范围参照,本文题目未与真题逐题比对)
  • 编写说明:题目、选段、选项、数据与解析均为按常见考点独立编写的原创仿真题,未取自任何题库、教辅或试卷;采分点为教研整理,非官方评分标准

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联招物理·四点法测电阻率:把引线电阻挡在电压端之外
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