Question

临沂市某学校的课外活动小组，为了监测某处河水的水质，依据河水质量不同则离子含量不同的原理，将河水装入玻璃管中测定其电阻率．他们在一根长玻璃管的两端，安装两个外接导线电极，装满水后用橡皮帽封住，再连入电路进行测量，如图1所示．

（1）实验前已量得两电极间距离L=0.628m，再用游标卡尺（图2为游标卡尺的背面图）上的______处（填A、B、C）测量玻璃管的内径，则图3中读数为d=______mm．
（2）连接电路时，他们选用了以下仪器：电压表（量程15V、内阻300KΩ）
电流表（量程300μA、内阻50Ω）      滑动变阻器（最大阻值1KΩ）
电池组（电动势E=12V、内阻r=6Ω）   开关、导线若干
（a）由连成的测量电路，测出了包括（0，0）在内的9组电流I和电压U值，并已经标在了坐标纸上，如图4所示，请用铅笔在坐标纸上画出合理的图线．
（b）请在实物图5上，画出合理的连接导线（部分导线已画出）
（c）开关闭合前滑动变阻器的滑动片应先滑到______端（C或D）
（3）求得水的电阻率表达式为ρ=______，实验结果为ρ=______（保留两位有效数字）

Answer 1

【答案】分析：本题的关键在于游标卡尺的读数方法，整数部分应从游标尺的0刻度读起；关于伏安法测量电阻的实验，要注意当待测电阻阻值远小于电压表内阻是电流表应用外接法，当待测电阻与电压表内阻接近时，电流表应用内接法，本题显然水柱的电阻很大所以应用内接法；当滑动变阻器的全电阻较小时应用分压式接法，由于水柱的电阻很大即变阻器的电阻远小于待测电阻，所以变阻器应用分压式接法．
解答：解：（1）根据游标卡尺的应用可知，测量玻璃管内径时应用A部分测量，游标卡尺读数为d=6mm+35×0.02mm=6.70mm
（2）a、在坐标纸上画出U-I图线，如图1

b、本题水柱的电阻很大所以应用内接法；当滑动变阻器的全电阻较小时应用分压式接法，由于水柱的电阻很大即变阻器的电阻远小于待测电阻，所以变阻器应用分压式接法．如上图2：
c、开关闭合前应使变阻器的输出电压为零，故开关闭合前滑动变阻器的滑动片应先滑到D端．
（3）根据S=πd²及R=可解得ρ=，可算出水的电阻率ρ=5.6Ω?m．
故答案为：（1）A，6.70．
（2）（a）如图1  
（b）如图2   
（c）D   
（3）ρ=，5.6Ω?m．
点评：对实验问题，关键是明确实验原理，然后根据相应规律求解即可，要熟记伏安法测量电阻时电流表内接法与外接法选择的依据，以及滑动变阻器应采用分压式的几种情况：测量电路要求电流从零调，滑动变阻器的全电阻远小于待测电阻阻值等．