Question

閱讀以下材料：
冬、春季節(jié)降水量小，廣東沿海附近江河水位較低，漲潮時海水倒灌，出現(xiàn)所謂“咸潮”現(xiàn)象，使沿海地區(qū)的城市自來水的離子濃度增高，水質(zhì)受到影響．
為了研究咸潮出現(xiàn)的規(guī)律，某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個監(jiān)測河水電阻率的實(shí)驗(yàn)．他在一根均勻的長玻璃管兩端裝上兩個橡膠塞和鉑電極，如圖（1）所示，兩電極相距L=0.314m，其間充滿待測的河水．安裝前他用如圖（2）游標(biāo)卡尺（圖為卡尺的背面）測量玻璃管的內(nèi)徑，結(jié)果如圖（3）所示．
他還選用了以下儀器：量程15V、內(nèi)阻300kΩ的電壓表，量程300 μA、內(nèi)阻50Ω的電流表，最大阻值1kΩ的滑動變阻器，電動勢E=12V、內(nèi)阻r=6Ω的電池組，開關(guān)等各一個，以及導(dǎo)線若干．圖（4）坐標(biāo)中包括坐標(biāo)為（0，0）的點(diǎn)在內(nèi)的9個點(diǎn)表示他測得的9組電流I、電壓U的值．
根據(jù)以上材料完成以下問題：
（1）測量玻璃管內(nèi)徑時，應(yīng)圖（2）中的游標(biāo)卡尺中的A、B、三部分中的

 

與玻璃管內(nèi)壁接觸（填代號）．
（2）玻璃管的內(nèi)徑d=

 

mm．
（3）求水的電阻率ρ多大？（要寫推導(dǎo)和計(jì)算過程，最后結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）
（4）圖（5）中的儀器實(shí)物部分已連線，將其它部分連接成能測出圖（4）數(shù)據(jù)的實(shí)物連接圖．
（5）開關(guān)閉合前滑動變阻器的滑片應(yīng)先滑至

 

端．

Answer 1

分析：本題的關(guān)鍵在于游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法，整數(shù)部分應(yīng)從游標(biāo)尺的0刻度讀起，而本題0刻度線沒有露出是本題的難點(diǎn)，可以反推出游標(biāo)尺的0刻度線位置，然后再讀即可；關(guān)于伏安法測量電阻的實(shí)驗(yàn)，要注意當(dāng)待測電阻阻值遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻是電流表應(yīng)用外接法，當(dāng)待測電阻與電壓表內(nèi)阻接近時，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)滑動變阻器的全電阻較小時應(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)小于待測電阻，所以變阻器應(yīng)用分壓式接法．

解答：解：（1）根據(jù)游標(biāo)卡尺的使用方法可知，測量玻璃管內(nèi)徑時，應(yīng)圖（2）中的游標(biāo)卡尺中的A、B、C三部分中的A與玻璃管的內(nèi)徑接觸．
（2）游標(biāo)卡尺讀數(shù)為d=（40mm-6mm）+7×0.1mm=34.7mm=3.47mm
（3）在坐標(biāo)圖中畫出U-I圖線如圖1所示，由U-I圖象可求出水柱電阻R=

△U

△I

=1.0

×10

5

Ω，
再根據(jù)S=

πd 2

4

及R=

ρL

S

可解得ρ=

R πd 2

4L

，可算出水的電阻率ρ=11Ωm．
           
（4）根據(jù)U-I圖象可知電流從零開始，所以滑動變阻器應(yīng)用分壓式接法，由于水柱的電阻遠(yuǎn)大于電流表內(nèi)阻，
所以電流表應(yīng)用外接法，實(shí)物連線圖如圖2所示．
         
（5）為保護(hù)電流表，開關(guān)閉合前，滑片應(yīng)滑到A端．
故答案為（1）A
        （2）3.47
        （3）如圖，11Ωm
        （4）如圖，
        （5）A

點(diǎn)評：對實(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，要熟記伏安法測量電阻時電流表內(nèi)接法與外接法選擇的依據(jù)，以及滑動變阻器應(yīng)采用分壓式的幾種情況：測量電路要求電流從零調(diào)，滑動變阻器的全電阻遠(yuǎn)小于待測電阻阻值等．