Question

17．某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計了一個檢測河水電阻率的實(shí)驗(yàn)，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a所示．兩電極相距L，其間充滿待測的河水，安轉(zhuǎn)前用如圖b所示的游標(biāo)卡尺（圖為卡尺的背面）測量玻璃管的內(nèi)徑，結(jié)果如圖c所示．
選用以下儀器，將玻璃管連入電路，測量流過玻璃管的電流和玻璃管兩端的電壓，在圖d坐標(biāo)中包括坐標(biāo)為（0，0）的點(diǎn)在內(nèi)的9個點(diǎn)點(diǎn)表示測得的9組電流I、電壓U的值，實(shí)驗(yàn)中要求盡可能準(zhǔn)確地測出河水的電阻率．
器材：量程15V、內(nèi)阻約為300kΩ的電壓表；量程3mA、內(nèi)阻為2kΩ的電流表；最大阻值約為50Ω的滑動變阻器；電動勢E約為12V、內(nèi)阻r約為2Ω的電池組；開關(guān)等各一個，以及導(dǎo)線若干

（1）測量玻璃管內(nèi)徑時，應(yīng)將圖b中的游標(biāo)卡尺中的A、B、C三部分中的A（填“A”“B”或“C”）與玻璃管內(nèi)壁接觸．
（2）玻璃管的內(nèi)徑d=6.70mm．
（3）在圖d中作出該電阻的U-I圖線，并可求得該段水的電阻R=8.0kΩ（要求保留兩位有效數(shù)字），若已知R、d、L，則該段水的電阻率ρ=$\frac{πRiaao002^{2}}{4L}$（用題中符號寫表達(dá)式表示）．
（4）圖f中的儀器實(shí)物部分已連線，將其他部分連接成能測出圖d數(shù)據(jù)的實(shí)物連接圖，開關(guān)閉合前滑動變阻器的滑片應(yīng)先滑到A端（填“A”或“B”）

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=6mm+35×0.02mm=6.70mm
（3）在坐標(biāo)圖中畫出U-I圖線如圖1所示，由U-I圖象可：
求出水柱電阻為：R=$\frac{△U}{△I}$-R_A=$\frac{12}{1.2×1{0}^{-3}}$-2kΩ=8.0kΩ，
再根據(jù)S=$\frac{π2qua2yy^{2}}{4}$ 及R=$\frac{ρL}{S}$可解得：
ρ=$\frac{πRimyycqg^{2}}{4L}$，
（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．
開關(guān)閉合前滑動變阻器的滑片應(yīng)先滑到A端，

（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）6.70；
（3）8.0，$\frac{πReaaeoyg^{2}}{4L}$；
（4）如圖所示：

；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．