Question

1．某学习小组设计了一个测量食盐水的电阻率实验．他们选取了一根内径d=40.00mm的均匀玻璃管，里面灌满了食盐水，形成一段封闭的食盐水柱．两端装上橡胶塞和电极，两电极像距L=0.314m，进行如下实验．
将盐水柱作为纯电阻，用多用电表粗测其电阻约为1千欧．现采用伏安法测食盐水柱的电阻，有如下实验器材可供选择：
A．直流电源：电动势12V，内阻很小，允许通过的最大电流为1A；
B．电流表A₁：量程0～10mA，内阻约10Ω；
C．电流表A₂：量程0～600mA，内阻约0.5Ω；
D．电压表V：量程0～15V，内阻约15kΩ；
E．滑动变阻器R₁：最大阻值20Ω；
F．滑动变阻器R₂：最大阻值5kΩ；
G．开关、导线若干．

（1）在可供选择的器材中，应选用的电流表是A₁（填“A₁”或“A₂”），应选用的滑动变阻器是R₁（填“R₁”或“R₂”）．
（2）该小组已知完成部分导线的连接，请你在实验图中（图1）完成余下导线的连接．
（3）闭合电键，调节滑动变阻器，测得8组U、I值，已在坐标纸上标出每组值对应的位置，如图2所示，请画出U-I图线，并根据图线求出盐水柱的电阻R=1.0×10³Ω．（结果保留两位有效数字）
（4）根据上述数据计算盐水的电阻率p=4.0Ω•m．（结果保留两位有效数字）
（5）该小组进行第二次实验时，由于实验操作时间过长，发现测电阻时作出的U-I图象向下弯曲，如图3所示，分析其原因是通电时间过长，从而使盐水的温度明显升高，盐水的电阻率减小，盐水的电阻减小．

Answer 1

分析 （1）电流表选择要考虑电路的实际最大电流不超过量程，同时尽量选择小量程；电源额定电流只有1A，从安全角度考虑，选择加大的滑动变阻器并采用限流式接法；
（2）根据实验原理可明确电路图；注意滑动变阻器采用限流式接法，注意电表的极性；
（3）描点作图根据图象的性质可求得电阻；
（4）根据电阻定律理论推导可以得到结论；
（5）根据U-I图象可知电阻的变化；分析实验过程，明确实验中出现误差的原因，从而进行误差分析．

解答 解：（1）由表中数据可知，电流的最大值约为12mA，故电流表选用A₁；本实验中采用分压接法，故滑动变阻器选用小电阻；故选R₁；
（2）滑动变阻器采用分压接法，电流表采用内接法；故实物图如图所示；

（3）根据描出的点作出图象，图象的斜率表示盐水的电阻，则可知R=$\frac{10}{10×1{0}^{-3}}$Ω=1.0×10³Ω；
（4）由R=$\frac{ρL}{S}$可知，ρ=$\frac{RS}{L}$=$\frac{πR{d}^{2}}{4L}$；
解得：ρ=4.0Ωm；
（5）由题意可知，图象的斜率减小，则说明电阻减小；其原因为：由于操作时间过长，通电时间过长，从而使盐水的温度明显升高，盐水的电阻率减小，盐水的电阻减小；
故答案为：（1）A₁； R₁；（2）如图所示；（3）如图所示；1.0×10³；（4）4.0；（5）通电时间过长，从而使盐水的温度明显升高，盐水的电阻率减小，盐水的电阻减小

点评 本题关键是明确测定电阻率的实验原理，要注意明确实验原理，并能根据电阻定律及欧姆定律进行分析求解数据，同时能正确分析实验误差．