Question

16．某同學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)自來水質量不同則離子含量不同的原理，將自來水裝入玻璃管中測定其電阻率．他在一根長玻璃管的兩端，安裝兩個外接導線電極，裝滿水后用橡皮帽封�。ㄈ鐖D甲所示），再連入電路進行測量．
（1）他先用歐姆表初步測量，將選擇開關旋至“×100”檔，進行歐姆調零后進行測量，結果如圖乙所示，為了使測量的結果更精確些，選擇開關應調到×1k檔，重新進行歐姆調零后再測量．進行歐姆調零的方法是把紅黑兩表筆直接短接，調整歐姆調零旋鈕，使指針正確指針0歐處

（2）該同學再用“伏安法”測量“玻璃管”的電阻，連接電路時，他們選用了以下儀器：電壓表（量程15V、內阻約400KΩ）； 電流表（量程300μA、內阻約50Ω）；滑動變阻器（最大阻值1KΩ）；電池組（電動勢E=12V、內阻r=6Ω）；開關、導線若干．
?請在實物圖（圖丙）上，用實線畫出合理的連接導線（部分導線已畫出）；
?閉合開關，調節(jié)滑動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，實驗前已量得兩電極間距離L=0.628m，量得玻璃管的內徑為d=2.00cm．則自來水的電阻率表達式為ρ=$\frac{πgsqw668^{2}U}{4IL}$，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）
?假設該自來水的實際電阻率是37Ω•m，則該同學所得實驗數(shù)值的相對誤差是：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)，用歐姆表測電阻時要選擇合適的擋位，使指針指針中央刻度線附近，歐姆表換擋后要進行歐姆調零．
（2）當待測電阻阻值遠小于電壓表內阻是電流表應用外接法，當待測電阻與電壓表內阻接近時，電流表應用內接法，本題顯然水柱的電阻很大所以應用內接法；當滑動變阻器的全電阻較小時應用分壓式接法，由于水柱的電阻很大即變阻器的電阻遠小于待測電阻，所以變阻器應用分壓式接法，根據(jù)電阻定律以及歐姆定律求出電阻率．

解答 解：（1）由圖乙所示可知歐姆表指針偏角太小，所選擋位太小，要準確測量電阻，應將選擇開關打到“×1k”擋，換擋后需要重新調零，把紅黑兩表筆直接短接，調整歐姆調零旋鈕，使指針正確指針0歐處，
（2）本題水柱的電阻很大所以應用內接法，當滑動變阻器的全電阻較小時應用分壓式接法，由于水柱的電阻很大即變阻器的電阻遠小于待測電阻，所以變阻器應用分壓式接法，如圖所示：

根據(jù)電阻定律得：R=$ρ\frac{L}{S}$，S=$\frac{1}{4}πo88acmi^{2}$，
根據(jù)歐姆定律得：R=$\frac{U}{I}$，
解得：$ρ=\frac{πmy4kows^{2}U}{4IL}$，
代入數(shù)據(jù)得：ρ=40Ω•m，
實驗數(shù)值的相對誤差為$\frac{40-37}{37}×100%$=8.1%
故答案為：（1）×1k；把紅黑兩表筆直接短接，調整歐姆調零旋鈕，使指針正確指針0歐處；（2）如圖所示，$\frac{π8meiqq2^{2}U}{4IL}$，40，8.1%

點評 對實驗問題，關鍵是明確實驗原理，然后根據(jù)相應規(guī)律求解即可，要熟記伏安法測量電阻時電流表內接法與外接法選擇的依據(jù)，以及滑動變阻器應采用分壓式的幾種情況：測量電路要求電流從零調，滑動變阻器的全電阻遠小于待測電阻阻值等．