题目内容
【题目】某兴趣小组欲通过测定工业污水(含多种重金属离子)的电阻率来判断某工厂废水是否达到排放标准(达标的污水离子浓度低,电阻率大,一般电阻率ρ≥200Ω·m的工业废水即达到排放标准)。图甲所示为该组同学所用圆柱形盛水容器,其左、右两侧面为金属薄板(电阻极小),其余侧面由绝缘材料制成,左、右两侧带有接线柱。
(1)先用刻度尺和游标卡尺分别测量盛水容器的长度L和内径D,某次测量示数如图乙所示,他们的读数分别为:L=40.0cm;D=___________cm。
将水样注满容器后,进行以下操作:
(2)分别用多用电表欧姆挡的“×1k”、“×100”两挡粗测水样的电阻值时,表盘上指针如图丙所示,则所测水样的电阻约为___________Ω。
(3)为更精确地测量所取水样的电阻,该小组从实验室中找到如下实验器材:
A.电流表(量程5mA,电阻RA=800Ω)
B.电压表(量程15V,电阻RV约为10kΩ)
C.滑动变阻器(0~20Ω,额定电流1A)
D.电源(12V,内阻约10Ω)
E.开关一只,导线若干
请在图丁中完成电路连接。________________________
(4)正确连接电路后,闭合开关,测得一组U、I数据;再调节滑动变阻器,重复上述测量步骤,得出一系列数据如下表所示。
U/V | 2.0 | 4.0 | 6.0 | 8.0 | 10.0 |
I/mA | 0.73 | 1.43 | 2.17 | 2.89 | 3.58 |
由以上测量数据得到U/I的平均值为2772Ω,则待测水样的电阻为___________Ω。据此可知,所测水样___________排放标准(填“达到”或“没达到”)。
【答案】15.155 1600 1972 没达到
【解析】
游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数,不需估读;从误差的角度确定一个误差小的读数,电阻等于欧姆表的读数乘以倍率;在保证电路安全的情况下,滑动变阻器最大阻值应小些,再根据待测电阻的大小确定电流表的内外接,根据测量的误差确定滑动变阻器的分压还是限流接法;根据电路图和欧姆定律得出待测电阻的阻值,再根据电阻定律求出电阻率的大小,从而判断是否超标;
(1)游标卡尺的固定刻度读数为15.1cm,游标尺上第11个刻度游标读数为0.05×11mm=0.55mm=0.055cm,所以最终读数为:15.1cm+0.055cm=15.155cm;
(2) )欧姆表所测的电阻等于读数乘以倍率,用×1k档测量,指针偏转角度太大,测量误差较大,所以用×100档测量比较准确,R=16×100Ω=1600Ω;
(3) 由于滑动变阻器阻值远小于待测电阻,所以连线时滑动变阻器要用分压接法;由于要精确测量电阻值,电流表的电阻为已知值,采用电流表内接法,电路图如图;
(4) 根据电路图和欧姆定律得出待测电阻的阻值;
根据电阻定律,故有,所测水样没达到排放标准;