Question

11．某实验小组的同学自测量水的电阻率时采用了如下步骤：

（1）在长方体水槽中装入一定量的水，并将宽度与水槽相同的两金属电极a、b紧贴着水槽前、后壁插入到槽底，测得水槽宽d=4.60cm、水深h=4.00cm，a、b板之间的距离L=7.35cm．为测定槽内水的电阻，同学们拿出了如图甲所示的四种电路方案（滑动变阻器R₀=20Ω），其中正确的是B．
（2）由于实验中发生电解水的现象，实验值不准确，解集的办法是分别在靠近金属板a、b处插入探针e、f，并将电压表接在e、f上（如图乙所示）．采用这种方法测水的电阻仍有较大误差，其测量值较真实值偏小（选填“偏大”或“偏小”）
（3）在老师的帮助下，实验小组采用了如图丙所示的电路，滑动变阻器R₁=200Ω、R₂=10Ω，R₃是电阻箱，G是灵敏电流计，实验操作如下：将R₀调到合适位置，R₃调到最大，闭合两个开关，反复调节R₁的滑片位置，直至电流计示数为零时，电压表的示数即为e、f两点之间的电压．
（4）改变R₀的位置重复实验（3），测得电压表和电流表对应的示数如表所示，请在如图所给的坐标纸上画出槽张水的伏安特性曲线，并由水的伏安特性曲线求出槽中水的电阻R=4.0Ω，水的电阻率为ρ=0.11Ωm．

次数	电压U（V）	电流I（mA）
1	4.10	1.0
2	3.30	0.8
3	2.50	0.6
4	1.63	0.4
5	0.83	0.2

Answer 1

分析 （1）根据给定的滑动变阻器及电表可以确定滑动变阻器接法以及电流表接法，从而选出正确的电路
（2）根据实验电路可明确误差来自由电压表的分流，从而导致电流表示数偏大，则由欧姆定律可知，结果偏小．
（3）根据图丙可明确实验原理，从而找出正确测量电压的方法；
（4）根据表中数据利用描点法可得出对应的U-I图象，再根据欧姆定律及电阻定律可求得电阻及电阻率．

解答 解：（1）因滑动变阻器阻值较小，故不能有效控制电路中的电流；故应采用滑动变阻器分压接法；同时因水的电阻率较小，电阻较小；故为了减小误差，应采用电流表外接法；故应选用B电路；
（2）因采用的是电流表外接法，虽然不必考虑电解情况，但电流表中的电流仍然偏大；则由欧姆定律可知，电阻值偏小；
（3）由题意可知采用图丙电路后，若能使电流计中电流为零，则说明电解液中没有电解发生，此时电压表示数为真实电压；故应调节R₁的滑片，使G中示数为零；
（4）根据表中数据采用描点法可得出对应的图象如图所示；
由图可知，R=$\frac{4.1-0.83}{1-0.2}$=4.0Ω；
则由R=$\frac{ρL}{S}$可得：
ρ=$\frac{RS}{L}$=$\frac{4×0.046×0.044}{0.0735}$=0.11Ωm；
故答案为：（1）B；（2）偏小．（3）R₁的滑片位置；电流计示数为零；（4）4.0；0.11Ω•m

点评 本题考查伏安法测电阻的实验，要注意掌握实验原理，明确分压接法以及电流表内外接法的正确选择以及误差分析；要注意明确实验原理及电路图给出的提示．