题目
8.伏安法测电阻的测量数据如表所示。问能否拟合成线性关系曲线?若可以,计算出线性回-|||-归方程,并给出相关系数r(6分)。另要求用作图法求出电阻R,并比较两种不同数据处理方-|||-法的结果。(注意图解法步骤,在图中任取两点,并在图中标注出两点及坐标,计算斜率)(14-|||-分)-|||-表1伏安法测电阻的测量数据-|||-0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00-|||-1(mA) 0.00 2.00 4.01 6.05 7.85 9.60 11.83 13.75 16.02 18.01 19.94-|||-2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17-|||-5
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查线性回归分析和图解法在电阻测量中的应用。
解题思路:
- 线性回归分析:通过计算相关系数判断数据是否符合线性关系,若符合则求出回归方程。
- 图解法:在$U-I$图中绘制数据点,通过选取两点计算斜率求电阻,需注意不能直接使用实验数据点,而应取直线上的延长点。
关键点:相关系数平方值$r^2$接近1时,说明线性关系显著;图解法中斜率$k$与电阻$R$的关系为$R = k$(需注意单位统一)。
第(1)题:线性回归分析
判断线性关系
计算相关系数平方值$r^2 = 0.9996$,接近1,说明数据高度线性相关,可拟合成线性关系曲线。
计算回归方程
利用最小二乘法公式:
- 斜率$\hat{b} = \frac{\sum (x_i - \bar{x})(y_i - \bar{y})}{\sum (x_i - \bar{x})^2} = 0.5017$
- 截距$\hat{a} = \bar{y} - \hat{b}\bar{x} = 0.0736$
回归方程为:
$\hat{y} = 0.5017x + 0.0736$
相关系数计算
$r = \sqrt{r^2} \approx 0.9998$
第(2)题:图解法求电阻
作图与选点
在$U-I$图中绘制数据点,拟合直线后选取直线上两点$(10, 5.6)$和$(16, 8)$(非实验数据点)。
计算斜率
$k = \frac{\Delta U}{\Delta I} = \frac{8 - 5.6}{16 - 10} = 0.4$
求电阻
根据$U = IR$,斜率$k = R$,故:
$R = 0.4 \, \text{k}\Omega = 400 \, \Omega$