Question

7．為測定海水的電阻率：
（1）某學(xué)習(xí)小組選取了一根厚度可以忽略的塑料管，分別用刻度尺和螺旋測器測出其長度L和外徑d，外徑示數(shù)如圖甲所示，由圖得d=3.741mm．
（2）在塑料管里面灌滿了海水，兩端用粗銅絲塞住管口，形成一段封閉的海水柱．用多用電表的擋位轉(zhuǎn)換開關(guān)K旋轉(zhuǎn)在如圖乙所示的位置，將插入“+”、“-”插孔的紅黑表筆短接，調(diào)零后粗測其阻值R，其結(jié)果如圖乙中表盤所示，則 R=6kΩ．
（3）該小組為進一步精確測量其阻值，現(xiàn)采用伏安法．有如下實驗器材供選擇．
A．直流電源：電動勢12V，內(nèi)阻不計，額定電流為1A；
B．電流表A：量程0～10mA，內(nèi)阻約10Ω；
C．電壓表V：量程0～15V，內(nèi)阻約15kΩ；
D．滑動變阻器R₁：最大阻值10Ω；
E．滑動變阻器R₂：最大阻值10kΩ；      
F．多用電表：如圖乙；   G．開關(guān)、導(dǎo)線等．
（a） 該小組采用限流電路并在正確選擇器材后完成部分導(dǎo)線的連接，請在實物接線圖丙中完成余下導(dǎo)線的連接．
（b） 若該小組在實驗過程中由于操作不當，導(dǎo)致所選用的電流表損壞．為保證實驗的正常進行，可將多用電表的擋位轉(zhuǎn)換開關(guān)K旋轉(zhuǎn)至直流電流10mA擋位上，替換原使用的電流表并通過插入“+”、“-”插孔的紅黑表筆正確接入電路，繼續(xù)實驗．該小組在實驗中測得電壓表和電流表的示數(shù)分別為U和I，則精確測出的海水電阻率表達式為ρ=$\frac{πqw4guy4^{2}U}{4IL}$．

Answer 1

分析 （1）螺旋測微器的讀數(shù)方法是固定刻度讀數(shù)加上可動刻度讀數(shù)，在讀可動刻度讀數(shù)時需估讀．
（2）歐姆表指針示數(shù)與擋位的乘積是歐姆表示數(shù)．
（3）（a）根據(jù)題意確定滑動變阻器與電流表的接法，然后連接實物電路圖；
（b）選擇與電流表的量程相當?shù)臋n位；應(yīng)用電阻定律求出電阻率的表達式．

解答 解：（1）由圖示螺旋測微器可知，螺旋測微器的固定刻度為3.5mm，可動刻度為24.1×0.01mm=0.241mm，
螺旋測微器的示數(shù)：d=3.5mm+0.241mm=3.741mm（3.740～3.743mm均正確）．
（2）由圖乙所示可知，多用電表選擇×1kΩ擋，歐姆表示數(shù)：R=6×1kΩ=6kΩ；
（3）（a）由題意可知，滑動變阻器采用限流接法，待測電阻阻值約為：6KΩ，為測多組實驗數(shù)據(jù)，滑動變阻器應(yīng)選擇：R₂；電流表內(nèi)阻約為10Ω，電壓表內(nèi)阻約為15kΩ，待測電阻阻值遠大于電流表內(nèi)阻，電流表采用內(nèi)接法，實物電路圖如圖所示：

 （b）電流表量程為10mA，則多用多用電表選擇開關(guān)應(yīng)置于直流電流10mA擋；  
由歐姆定律可知，電阻：R=$\frac{U}{I}$，由電阻定律可知：R=ρ$\frac{L}{S}$=ρ$\frac{L}{π（\fracc4suaqs{2}）^{2}}$，解得：ρ=$\frac{πcuosuag^{2}U}{4IL}$；
故答案為：（1）3.741；（2）6k；（3）（a）實物電路圖如圖所示；（b）10mA；$\frac{πuckyucg^{2}U}{4IL}$．

點評 本題考查了螺旋測微器讀數(shù)、歐姆表讀數(shù)、連接實物電路圖、求電阻率等問題，是實驗的常考問題，一定要掌握；對螺旋測微器讀數(shù)時視線要與刻度線垂直，要注意估讀；根據(jù)題意選擇滑動變阻器、確定電流表接法是正確連接實物電路圖的前提與關(guān)鍵；應(yīng)用歐姆定律與電阻定律即可正確解題．