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例題精講 · 第 00707 題 · 先算截面積,再看兩點法多出來的那 0.0500 Ω

以自編示意金屬絲 L=1.000 m、d=0.4000 mm 為材料,由 ρ=RS/L 求 20.0 ℃ 電阻率與 20→60 ℃ 溫度係數,並回代兩點法引入引線電阻的偏差。

00707題號全 1000 篇 · 第 第118輪 / 第118冊 輪
方向物理·實驗六向之一
題型自編仿真題逐題精講 · 采分點拆解

題目性質:自編仿真題——題目、材料、選項、數據與情境均為按課程標準與聯招常見考點獨立編寫的原創仿真題,非真題原文,未取自任何題庫、教輔或試卷;解析與採分點為教研整理,非官方評分標準。

例題精講 · 物理實驗

一、考點定位與做題順序

測低阻金屬絲時,兩根引線本身的電阻會混進測得值。四點法讓電流端與電壓端分開,電壓端幾乎不取電流,引線壓降就不進讀數。

自編示意:L = 1.000 m,直徑 d = 0.4000 mm,A = πd²/4 = 1.2566×10⁻⁷ m²;20.0 ℃ 四點法讀數 R₂₀ = 0.5305 Ω,60.0 ℃ 讀數 R₆₀ = 0.5836 Ω,兩點法多出的引線電阻 0.0500 Ω。器件與材料參數均為自編示意,不代表真實物質常數。

二、逐題精講

題1

題1 求 20.0 ℃ 的電阻率與溫度係數。

解析

ρ = R·A/L = 0.5305×1.2566×10⁻⁷/1.000 = 6.6665×10⁻⁸ Ω·m。溫度係數按 α = (R₆₀ − R₂₀)/(R₂₀·ΔT),ΔT = 40.0 ℃:(0.5836−0.5305)/(0.5305·40.0) = 2.5024×10⁻³ /℃。這裡假定 R 在該溫區隨溫度線性變化,屬題給示意模型;若實測明顯彎曲,應分段擬合而不是硬套一個 α。截面積用的是直徑換算,不是把 0.4000 直接當 mm² 代進去。

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

採分點 截面積 1 分、ρ 值 1 分、α 公式 1 分、α 值 1 分、線性模型說明 1 分。

易錯點 把直徑 0.4000 mm 直接當面積,ρ 會差好幾個量級。

題2

題2 若改用兩點法,測得 R 變成多少?ρ 會偏高多少?這個偏差能靠多次測量平均掉嗎?

解析

兩點法讀數 R′ = 0.5305 + 0.0500 = 0.5805 Ω,ρ′ = 0.5805×1.2566×10⁻⁷/1.000 = 7.2948×10⁻⁸ Ω·m,相對偏差 = 0.0500/0.5305 = 9.43%。這個 0.0500 Ω 是每次測量都存在的固定附加量,屬於系統誤差,多次平均只會讓隨機波動變小,不會把它消掉。處置是換四點法,或先短接測出引線電阻再扣除;不能靠調 L 或改 α 湊回去。

答案 R′ = 0.5805 Ω;ρ′ = 7.2948×10⁻⁸ Ω·m;偏高 9.42%;屬系統誤差。

採分點 R′ 1 分、ρ′ 1 分、偏差 1 分、系統誤差辨析 1 分、處置 1 分。

易錯點 把引線電阻當成隨機誤差去平均,是把偏差方向也弄丟了。

三、規律小結與對照表

量四點法(正確)兩點法說明
R/Ω0.53050.5805多 0.0500 Ω 引線
A/10⁻⁷ m²1.25661.2566截面積不變
ρ/10⁻⁸ Ω·m6.66657.2948偏高 9.42%
α/10⁻³ ℃⁻¹2.5024—ΔT=40.0 ℃
誤差類型—系統誤差不可靠平均消除

小結:低阻測量先把引線擋在電壓端外;固定附加量是系統誤差,平均不掉。

四、自測清單

  • 能由直徑算截面積
  • 能用 ρ=RS/L 求電阻率
  • 能由兩點讀數求溫度係數
  • 能回代兩點法的偏差
  • 能說明系統誤差不可平均消除
  • 能給出四點法或扣除的處置
編寫說明與學科依據

本文為備考教研體例稿:題目系按課程標準與聯招常見考點範圍編寫的仿真練習題,非真題原文;文中案例為示意內容,非真實記錄;文末欄目為學科依據說明,非逐條引文。涉及報考、錄取、證件、居留、資助等事項,一律以當年官方文件與學校正式通知為準。

學科依據:

  • 人教版高中教材(物理):運動學測量、光的干涉、牛頓定律、傳感器、電路與聲學相關章節
  • 《普通高等學校聯合招收華僑港澳臺學生考試大綱(物理科)》:相關考點考查範圍(僅作命題範圍參照,本文題目未與真題逐題比對)
  • 編寫說明:題目、選段、選項、數據與解析均為按常見考點獨立編寫的原創仿真題,未取自任何題庫、教輔或試卷;採分點為教研整理,非官方評分標準

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聯招物理·四點法測電阻率:把引線電阻擋在電壓端之外
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