Question

19．某興趣小組欲通過測定工業(yè)污水（含多種重金屬離子）的電阻率來判斷某工廠廢水是否達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)（一般工業(yè)廢水電阻率的達(dá)標(biāo)值為ρ≥200Ω•m）．圖甲為該小組所用盛水容器，其左、右兩側(cè)面為金屬薄板（電阻極小），其余四面由絕緣材料制成，左右兩側(cè)帶有接線柱．容器內(nèi)表面長a=40cm，寬b=20cm，高c=10cm．將水樣注滿容器后，進(jìn)行以下操作：
（1）用多用電表歐姆擋所測水樣的電阻約為2000Ω．
（2）為更精確地測量所取水樣的電阻，該小組從實(shí)驗(yàn)室中找到如下實(shí)驗(yàn)器材：
A．電流表（量程3mA，電阻R_A為5Ω）
B．電壓表（量程6V，電阻R_V約為10kΩ）
C．滑動變阻器（0～20Ω，額定電流1A）
D．電源（6V，內(nèi)阻約為1Ω）
E．開關(guān)一只、導(dǎo)線若干
請完成圖中的實(shí)物圖連接．
（3）正確連接電路后，閉合開關(guān)，測得一組U、I數(shù)據(jù)，再調(diào)節(jié)滑動變阻器，重復(fù)上述測量步驟，得出一系列數(shù)據(jù)如表所示，請根據(jù)表中數(shù)據(jù)作出UI關(guān)系圖線．

U/V	1.1	1.8	3.0	3.8	4.8
I/mA	0.50	0.82	1.36	1.73	2.18

（4）由以上測量數(shù)據(jù)可以求出待測水樣的電阻率為108.85Ω•m．據(jù)此可知，所測水樣在電阻率這一指標(biāo)上不達(dá)標(biāo)．（選填“達(dá)標(biāo)”或“不達(dá)標(biāo)”）

Answer 1

分析 （2）要精確測量電阻值，需要電路中電壓有較大的變化范圍，而滑動變阻器阻值又遠(yuǎn)小于待測電阻，滑動變阻器要采用分壓接法；根據(jù)兩電表內(nèi)阻與水樣的電阻倍數(shù)關(guān)系，確定出采用電流表內(nèi)接法，即可完成電路連接；
（3）建立坐標(biāo)系，采用描點(diǎn)法連線作圖．
（4）由圖線斜率和電流表的內(nèi)阻，求解水樣的電阻，由電阻定律求解電阻率，與達(dá)標(biāo)值為ρ≥200Ω•m比較，分析是否達(dá)標(biāo)．

解答 解：（2）因?yàn)橐�精確測量電阻值，需要電路中電壓有較大的變化范圍，而滑動變阻器阻值又遠(yuǎn)小于待測電阻，滑動變阻器要采用分壓接法，
又由于待測電阻阻值遠(yuǎn)大于電流表內(nèi)阻，電流表應(yīng)采用內(nèi)接法，電路圖如圖所示：

（3）根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系內(nèi)描出對應(yīng)點(diǎn)，然后根據(jù)坐標(biāo)系內(nèi)描出的點(diǎn)作出圖象如圖所示：

（4）由圖示圖象可知，R_總=R_A+R=$\frac{U}{I}$=$\frac{4.8}{2.2×1{0}^{-3}}$≈2182Ω，R=R_總-R _A=2177Ω，
由電阻定律可得：R=ρ$\frac{L}{S}$=ρ$\frac{a}{bc}$，解得：電阻率：ρ=$\frac{Rbc}{a}$=$\frac{2177×0.20×0.10}{0.40}$=108.85Ω•m＜200Ω•m．故不達(dá)標(biāo)．
故答案為：（2）電路圖如圖所示；（3）圖象如圖所示；（4）108.85；不達(dá)標(biāo)．

點(diǎn)評 解決本題的關(guān)鍵掌握歐姆表的讀數(shù)方法，以及掌握如何選擇電流表的內(nèi)外接、滑動變阻器的分壓、限流接法．