Question

1．某學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)量食鹽水的電阻率實(shí)驗(yàn)．他們選取了一根內(nèi)徑d=40.00mm的均勻玻璃管，里面灌滿了食鹽水，形成一段封閉的食鹽水柱．兩端裝上橡膠塞和電極，兩電極像距L=0.314m，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)．
將鹽水柱作為純電阻，用多用電表粗測(cè)其電阻約為1千歐．現(xiàn)采用伏安法測(cè)食鹽水柱的電阻，有如下實(shí)驗(yàn)器材可供選擇：
A．直流電源：電動(dòng)勢(shì)12V，內(nèi)阻很小，允許通過(guò)的最大電流為1A；
B．電流表A₁：量程0～10mA，內(nèi)阻約10Ω；
C．電流表A₂：量程0～600mA，內(nèi)阻約0.5Ω；
D．電壓表V：量程0～15V，內(nèi)阻約15kΩ；
E．滑動(dòng)變阻器R₁：最大阻值20Ω；
F．滑動(dòng)變阻器R₂：最大阻值5kΩ；
G．開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干．

（1）在可供選擇的器材中，應(yīng)選用的電流表是A₁（填“A₁”或“A₂”），應(yīng)選用的滑動(dòng)變阻器是R₁（填“R₁”或“R₂”）．
（2）該小組已知完成部分導(dǎo)線的連接，請(qǐng)你在實(shí)驗(yàn)圖中（圖1）完成余下導(dǎo)線的連接．
（3）閉合電鍵，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，測(cè)得8組U、I值，已在坐標(biāo)紙上標(biāo)出每組值對(duì)應(yīng)的位置，如圖2所示，請(qǐng)畫(huà)出U-I圖線，并根據(jù)圖線求出鹽水柱的電阻R=1.0×10³Ω．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）
（4）根據(jù)上述數(shù)據(jù)計(jì)算鹽水的電阻率p=4.0Ω•m．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）
（5）該小組進(jìn)行第二次實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于實(shí)驗(yàn)操作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，發(fā)現(xiàn)測(cè)電阻時(shí)作出的U-I圖象向下彎曲，如圖3所示，分析其原因是通電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，從而使鹽水的溫度明顯升高，鹽水的電阻率減小，鹽水的電阻減�。�

Answer 1

分析 （1）電流表選擇要考慮電路的實(shí)際最大電流不超過(guò)量程，同時(shí)盡量選擇小量程；電源額定電流只有1A，從安全角度考慮，選擇加大的滑動(dòng)變阻器并采用限流式接法；
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可明確電路圖；注意滑動(dòng)變阻器采用限流式接法，注意電表的極性；
（3）描點(diǎn)作圖根據(jù)圖象的性質(zhì)可求得電阻；
（4）根據(jù)電阻定律理論推導(dǎo)可以得到結(jié)論；
（5）根據(jù)U-I圖象可知電阻的變化；分析實(shí)驗(yàn)過(guò)程，明確實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)誤差的原因，從而進(jìn)行誤差分析．

解答 解：（1）由表中數(shù)據(jù)可知，電流的最大值約為12mA，故電流表選用A₁；本實(shí)驗(yàn)中采用分壓接法，故滑動(dòng)變阻器選用小電阻；故選R₁；
（2）滑動(dòng)變阻器采用分壓接法，電流表采用內(nèi)接法；故實(shí)物圖如圖所示；

（3）根據(jù)描出的點(diǎn)作出圖象，圖象的斜率表示鹽水的電阻，則可知R=$\frac{10}{10×1{0}^{-3}}$Ω=1.0×10³Ω；
（4）由R=$\frac{ρL}{S}$可知，ρ=$\frac{RS}{L}$=$\frac{πRngsdlqx^{2}}{4L}$；
解得：ρ=4.0Ωm；
（5）由題意可知，圖象的斜率減小，則說(shuō)明電阻減��；其原因?yàn)椋河捎诓僮鲿r(shí)間過(guò)長(zhǎng)，通電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，從而使鹽水的溫度明顯升高，鹽水的電阻率減小，鹽水的電阻減��；
故答案為：（1）A₁； R₁；（2）如圖所示；（3）如圖所示；1.0×10³；（4）4.0；（5）通電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，從而使鹽水的溫度明顯升高，鹽水的電阻率減小，鹽水的電阻減小

點(diǎn)評(píng) 本題關(guān)鍵是明確測(cè)定電阻率的實(shí)驗(yàn)原理，要注意明確實(shí)驗(yàn)原理，并能根據(jù)電阻定律及歐姆定律進(jìn)行分析求解數(shù)據(jù)，同時(shí)能正確分析實(shí)驗(yàn)誤差．