Question

16．某同學(xué)近期感覺家里的自來水口感不太好，懷疑自來水受到了污染，依據(jù)自來水質(zhì)量不同則離子含量不同的原理，將自來水裝入玻璃管中測(cè)定其電阻率．他在一根長玻璃管的兩端，安裝兩個(gè)外接導(dǎo)線電極，裝滿水后用橡皮帽封�。ㄈ鐖D甲所示），再連入電路進(jìn)行測(cè)量．
（1）他先用歐姆表初步測(cè)量，將選擇開關(guān)旋至“×100”檔，進(jìn)行歐姆調(diào)零后進(jìn)行測(cè)量，結(jié)果如圖乙所示，為了使測(cè)量的結(jié)果更精確些，選擇開關(guān)應(yīng)調(diào)到×1k檔，重新進(jìn)行歐姆調(diào)零后再測(cè)量．進(jìn)行歐姆調(diào)零的方法是把紅黑兩表筆直接短接，調(diào)整歐姆調(diào)零旋鈕，使指針正確指針0歐處

（2）該同學(xué)再用“伏安法”測(cè)量“玻璃管”的電阻，連接電路時(shí)，他們選用了以下儀器：電壓表（量程15V、內(nèi)阻約400KΩ）； 電流表（量程300μA、內(nèi)阻約50Ω）；滑動(dòng)變阻器（最大阻值1KΩ）；電池組（電動(dòng)勢(shì)E=12V、內(nèi)阻r=6Ω）；開關(guān)、導(dǎo)線若干．
?請(qǐng)?jiān)趯?shí)物圖（圖丙）上，用實(shí)線畫出合理的連接導(dǎo)線（部分導(dǎo)線已畫出）；
?閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片到某處，讀得電壓表的示數(shù)U=6.4V，電流表的示數(shù)I=80μA，實(shí)驗(yàn)前已量得兩電極間距離L=0.628m，量得玻璃管的內(nèi)徑為d=2.00cm．則自來水的電阻率表達(dá)式為ρ=$\frac{πxcvkl4m^{2}U}{4IL}$，利用所給數(shù)據(jù)可求得電阻率ρ=40Ω•m（保留兩位有效數(shù)字）
?假設(shè)該自來水的實(shí)際電阻率是37Ω•m，則該同學(xué)所得實(shí)驗(yàn)數(shù)值的相對(duì)誤差是：8.1%．

Answer 1

分析 （1）歐姆表指針示數(shù)與擋位的乘積是歐姆表示數(shù)，用歐姆表測(cè)電阻時(shí)要選擇合適的擋位，使指針指針中央刻度線附近，歐姆表換擋后要進(jìn)行歐姆調(diào)零．
（2）當(dāng)待測(cè)電阻阻值遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻是電流表應(yīng)用外接法，當(dāng)待測(cè)電阻與電壓表內(nèi)阻接近時(shí)，電流表應(yīng)用內(nèi)接法，本題顯然水柱的電阻很大所以應(yīng)用內(nèi)接法；當(dāng)滑動(dòng)變阻器的全電阻較小時(shí)應(yīng)用分壓式接法，由于水柱的電阻很大即變阻器的電阻遠(yuǎn)小于待測(cè)電阻，所以變阻器應(yīng)用分壓式接法，根據(jù)電阻定律以及歐姆定律求出電阻率．

解答 解：（1）由圖乙所示可知?dú)W姆表指針偏角太小，所選擋位太小，要準(zhǔn)確測(cè)量電阻，應(yīng)將選擇開關(guān)打到“×1k”擋，換擋后需要重新調(diào)零，把紅黑兩表筆直接短接，調(diào)整歐姆調(diào)零旋鈕，使指針正確指針0歐處，
（2）本題水柱的電阻很大所以應(yīng)用內(nèi)接法，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的全電阻較小時(shí)應(yīng)用分壓式接法，由于水柱的電阻很大即變阻器的電阻遠(yuǎn)小于待測(cè)電阻，所以變阻器應(yīng)用分壓式接法，如圖所示：

根據(jù)電阻定律得：R=$ρ\frac{L}{S}$，S=$\frac{1}{4}πcrr99wo^{2}$，
根據(jù)歐姆定律得：R=$\frac{U}{I}$，
解得：$ρ=\frac{πzpfn1uf^{2}U}{4IL}$，
代入數(shù)據(jù)得：ρ=40Ω•m，
實(shí)驗(yàn)數(shù)值的相對(duì)誤差為$\frac{40-37}{37}×100%$=8.1%
故答案為：（1）×1k；把紅黑兩表筆直接短接，調(diào)整歐姆調(diào)零旋鈕，使指針正確指針0歐處；（2）如圖所示，$\frac{π3f1b3tb^{2}U}{4IL}$，40，8.1%

點(diǎn)評(píng) 對(duì)實(shí)驗(yàn)問題，關(guān)鍵是明確實(shí)驗(yàn)原理，然后根據(jù)相應(yīng)規(guī)律求解即可，要熟記伏安法測(cè)量電阻時(shí)電流表內(nèi)接法與外接法選擇的依據(jù)，以及滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式的幾種情況：測(cè)量電路要求電流從零調(diào)，滑動(dòng)變阻器的全電阻遠(yuǎn)小于待測(cè)電阻阻值等．