Question

臨沂市某學校的課外活動小組，為了監測某處河水的水質，依據河水質量不同則離子含量不同的原理，將河水裝入玻璃管中測定其電阻率．他們在一根長玻璃管的兩端，安裝兩個外接導線電極，裝滿水后用橡皮帽封住，再連入電路進行測量，如圖1所示．

（1）實驗前已量得兩電極間距離L=0.628m，再用游標卡尺（圖2為游標卡尺的背面圖）上的______處（填A、B、C）測量玻璃管的內徑，則圖3中讀數為d=______mm．
（2）連接電路時，他們選用了以下儀器：電壓表（量程15V、內阻300KΩ）
電流表（量程300μA、內阻50Ω）      滑動變阻器（最大阻值1KΩ）
電池組（電動勢E=12V、內阻r=6Ω）   開關、導線若干
（a）由連成的測量電路，測出了包括（0，0）在內的9組電流I和電壓U值，并已經標在了坐標紙上，如圖4所示，請用鉛筆在坐標紙上畫出合理的圖線．
（b）請在實物圖5上，畫出合理的連接導線（部分導線已畫出）
（c）開關閉合前滑動變阻器的滑動片應先滑到______端（C或D）
（3）求得水的電阻率表達式為ρ=______，實驗結果為ρ=______（保留兩位有效數字）

Answer 1

【答案】分析：本題的關鍵在于游標卡尺的讀數方法，整數部分應從游標尺的0刻度讀起；關于伏安法測量電阻的實驗，要注意當待測電阻阻值遠小于電壓表內阻是電流表應用外接法，當待測電阻與電壓表內阻接近時，電流表應用內接法，本題顯然水柱的電阻很大所以應用內接法；當滑動變阻器的全電阻較小時應用分壓式接法，由于水柱的電阻很大即變阻器的電阻遠小于待測電阻，所以變阻器應用分壓式接法．
解答：解：（1）根據游標卡尺的應用可知，測量玻璃管內徑時應用A部分測量，游標卡尺讀數為d=6mm+35×0.02mm=6.70mm
（2）a、在坐標紙上畫出U-I圖線，如圖1

b、本題水柱的電阻很大所以應用內接法；當滑動變阻器的全電阻較小時應用分壓式接法，由于水柱的電阻很大即變阻器的電阻遠小于待測電阻，所以變阻器應用分壓式接法．如上圖2：
c、開關閉合前應使變阻器的輸出電壓為零，故開關閉合前滑動變阻器的滑動片應先滑到D端．
（3）根據S=πd²及R=可解得ρ=，可算出水的電阻率ρ=5.6Ω?m．
故答案為：（1）A，6.70．
（2）（a）如圖1  
（b）如圖2   
（c）D   
（3）ρ=，5.6Ω?m．
點評：對實驗問題，關鍵是明確實驗原理，然后根據相應規律求解即可，要熟記伏安法測量電阻時電流表內接法與外接法選擇的依據，以及滑動變阻器應采用分壓式的幾種情況：測量電路要求電流從零調，滑動變阻器的全電阻遠小于待測電阻阻值等．