Question

19．某興趣小組想測定河水的電阻率，如圖1所示為該小組所用盛水容器，其左、右兩側(cè)面為金屬薄板（電阻極�。�，其余四面由絕緣材料制成，左右兩側(cè)帶有接線柱．容器內(nèi)表面長a=40cm，寬b=20cm，高c=10cm．
（1）將水樣注滿容器后，進(jìn)行以下操作：用多用電表歐姆擋的“×lk”檔粗測水樣的電阻值，發(fā)現(xiàn)表盤上指針偏轉(zhuǎn)角度過大，所以要改選×l00檔進(jìn)行測量，所測結(jié)果如圖2所示，則所測水樣的電阻約為3000Ω
（2）為更精確地測量所取水樣的電阻，該小組從實(shí)驗(yàn)室中找到如下實(shí)驗(yàn)器材：
A．電流表（量程3mA，內(nèi)電阻較�。�
B．電壓表（量程6V，內(nèi)電阻約為10kΩ）
C．滑動變阻器（0～20Ω，額定電流1A）
D．電源（6V，內(nèi)阻約1Ω）
E．開關(guān)一只、導(dǎo)線若干
請完成圖3實(shí)物連接圖．
（3）正確連接電路后，在閉合開關(guān)前應(yīng)將滑動變阻器的觸頭移至右（左、右）端，閉合電鍵測得一組U、I數(shù)據(jù)；再調(diào)節(jié)滑動變阻器，重復(fù)上述測量步驟，得出一系列數(shù)據(jù)，在圖4坐標(biāo)紙中作出U-I關(guān)系圖線如下所示．
（4）由U-I關(guān)系圖線可以求出待測水樣的電阻率為125Ω•m．（保留三位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）歐姆表的讀數(shù)等于指針示數(shù)乘以倍率，從而得出水樣的電阻；
（2）要精確測量電阻值，需要電路中電壓有較大的變化范圍，而滑動變阻器阻值又遠(yuǎn)小于待測電阻，滑動變阻器要采用分壓接法；根據(jù)兩電表內(nèi)阻與水樣的電阻倍數(shù)關(guān)系，確定出采用電流表內(nèi)接法，即可完成電路連接；
（3）根據(jù)滑動變阻器的分壓式接法，確保接入電阻為零，即觸頭移到右端；
（4）由圖線斜率和電流表的內(nèi)阻，求解水樣的電阻，由電阻定律求解電阻率．

解答 解：（1）電阻讀數(shù)指針最好在中值電阻附近，用多用電表歐姆擋的“×lk”檔粗測水樣的電阻值，發(fā)現(xiàn)表盤上指針偏轉(zhuǎn)角度過大，
故依據(jù)圖2左圖讀數(shù)，電表讀數(shù)為30，指針示數(shù)再乘以倍率×100，得出水樣的電阻約為：3000Ω；
（2）因?yàn)橐�精確測量電阻值，需要電路中電壓有較大的變化范圍，而滑動變阻器阻值又遠(yuǎn)小于待測電阻，所以連線時(shí)滑動變阻器要用分壓接法；
又因?yàn)樗鶞y電阻3000Ω，因電流表內(nèi)阻較小，則采用電流表內(nèi)接法，電路連接如圖所示
．
（3）由上圖可知，滑動變阻器分壓式接法，為確保電表安全，則接入電路的電阻為零，即觸頭移到右端；
（4）由圖線斜率可知，總電阻為：
R_總=$\frac{U}{I}$=$\frac{5-1}{（2-0.4）×1{0}^{-3}}$=2500Ω，
又：
R=R_總-R_A≈2500Ω，
根據(jù)電阻定律R=ρ$\frac{L}{S}$，
故有：
ρ=$\frac{RS}{L}$=$\frac{2500×0.2×0.1}{0.4}$Ω•m=125Ω•m，
故答案為：（1）×100，3000；（2）如圖所示：；（3）右；（4）125．

點(diǎn)評 解決本題的關(guān)鍵是掌握如何選擇電流表的內(nèi)外接、滑動變阻器的分壓、限流接法；另外要熟知電阻定律，注意計(jì)算中單位統(tǒng)一，同時(shí)掌握電阻的讀數(shù)．