Question

2．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)（達(dá)標(biāo)的污水離子濃度低，電阻率大，一般電阻率ρ≥200Ω•m的工業(yè)廢水即達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)）．如圖甲所示為該同學(xué)所用盛水容器，其左、右兩側(cè)面為金屬薄板（電阻極�。�，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）分別用多用電表歐姆擋的“×1k”、“×100”兩檔粗測水樣的電阻值時(shí)，表盤上指針如圖乙所示，則所測水樣的電阻約為1.8×10³Ω．（保留二位有效數(shù)字）

（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5mA，R_A=500Ω）
B．電壓表（量程15V，R_V約為10kΩ）
C．滑動(dòng)變阻器（0～20Ω，額定電流1A）　
D．電源（12V，內(nèi)阻約10Ω）
E．開關(guān)一只、導(dǎo)線若干
請圖丙中完成電路連接．
（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(dòng)變阻器，重復(fù)上述測量步驟，得出一系列數(shù)據(jù)并把測量的數(shù)據(jù)描在U-I坐標(biāo)上（已描點(diǎn)），請你根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)點(diǎn)畫出該電阻的U-I圖線．
根據(jù)圖線可得該水樣電阻的阻值為1.90×10³Ω（保留三位有效數(shù)字），分析計(jì)算后可知，所測水樣沒達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)（填“達(dá)到”或“沒達(dá)到”）

Answer 1

分析 （1）用歐姆表測電阻要選擇合適的擋位，使指針指在中央刻度線附近，歐姆表指針示數(shù)為倍率的乘積是歐姆表示數(shù)．
（2）根據(jù)題意確定滑動(dòng)變阻器與電流表的接法，然后連接實(shí)物電路圖．
（3）根據(jù)坐標(biāo)系內(nèi)描出的點(diǎn)作出圖象；根據(jù)圖示圖象應(yīng)用歐姆定律求出電阻阻值，然后求出電阻率，再判斷水樣是否合格．

解答 解：（1）歐姆表所測的電阻等于讀數(shù)乘以倍率，用×1k檔測量，指針偏轉(zhuǎn)角度太大，測量誤差較大，應(yīng)用×100檔測量比較準(zhǔn)確，則R=18×100=1800Ω=1.8×10³Ω．
（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(dòng)變阻器阻值又遠(yuǎn)小于待測電阻，所以連線時(shí)滑動(dòng)變阻器要用分壓接法；
待測電阻阻值約為1.8×10³Ω，電壓表內(nèi)阻約為：10kΩ，電流表內(nèi)阻為500Ω，電流表內(nèi)阻已知，為了減小誤差，則采用電流表內(nèi)接法，電路連接如圖所示．

（3）根據(jù)坐標(biāo)系內(nèi)描出的點(diǎn)作出圖象如圖所示：
，
由圖示圖象可知，電阻：R+R_A=$\frac{U}{I}$=$\frac{12V}{5×1{0}^{-3}A}$=2.4×10³Ω，R=1.90×10³Ω；
電阻率：ρ=$\frac{RS}{L}$=$\frac{1900×0.20×0.10}{0.40}$=95Ω•m＜200Ω•m，水樣沒有達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)；
故答案為：（1）1.8×10³；（2）如圖所示；（3）如圖所示；1.90×10³；沒達(dá)到．

點(diǎn)評 本題考查了歐姆表讀數(shù)、連接實(shí)物電路圖、作圖象、求電阻、判斷水釋放達(dá)標(biāo)等問題；應(yīng)用歐姆表測電阻時(shí)要選擇合適的擋位，使指針指在中央刻度線附近；根據(jù)題意確定滑動(dòng)變阻器與電流表接法是解題的關(guān)鍵．