Question

7．如今，合肥一中的每間教室里都有飲水機(jī)，純凈水的質(zhì)量關(guān)乎每一名學(xué)生的身體健康．純凈水質(zhì)量是否合格的一項(xiàng)重要指標(biāo)是它的電導(dǎo)率λ是否超標(biāo)（電導(dǎo)率λ即為電阻率ρ的倒數(shù)）．
（1）某同學(xué)選用一根粗細(xì)均勻且絕緣性能良好的圓柱形塑料直管裝滿純凈水樣品（直管兩端用薄金屬圓片電極密封）來(lái)測(cè)定樣品的電導(dǎo)率（不考慮溫度對(duì)電阻的影響）：實(shí)驗(yàn)中，該同學(xué)分別用刻度尺和游標(biāo)為20分度的游標(biāo)卡尺測(cè)定塑料管的長(zhǎng)度和內(nèi)徑，刻度尺和游標(biāo)卡尺的示數(shù)分別如圖甲、乙所示，則可讀出塑料管的長(zhǎng)度L=10.50cm、內(nèi)徑d=11.30mm．
（2）該同學(xué)用下列器材測(cè)定樣品的電阻：

a．電壓表V（量程0～3V，內(nèi)阻約為5kΩ；量程0～15V，內(nèi)阻約為25kΩ）；
b．電流表A（量程0～10mA，內(nèi)阻約為2Ω；量程0～50mA，內(nèi)阻約為0.4Ω）；
c．滑動(dòng)變阻器R（0～20Ω，2A）；
d．學(xué)生電源E（電動(dòng)勢(shì)4.5V，內(nèi)阻很�。�；
c．開(kāi)關(guān)S及導(dǎo)線若干．
該同學(xué)先用多用電表粗測(cè)管內(nèi)水樣品的電阻值約為500Ω，要求用盡量精確的方法測(cè)出其電阻值，請(qǐng)?jiān)趫D丙中連接實(shí)驗(yàn)電路圖（圖中有六根導(dǎo)線已經(jīng)接好）．
（3）在不損壞電表的前提下，將滑動(dòng)變阻器滑片P從最左端向右滑動(dòng)，隨滑片P移動(dòng)距離x的增加，被測(cè)水樣品兩端的電壓U也隨之增加，則在圖丁反映U-x關(guān)系的示意圖中正確的是圖線d（填“a”“b”“c”或“d”）．

Answer 1

分析 （1）由圖示刻度尺確定其分度值，然后讀出其示數(shù)；游標(biāo)卡尺讀數(shù)的方法是主尺讀數(shù)加上游標(biāo)讀數(shù)，不需估讀；
（2）合理選擇實(shí)驗(yàn)器材，先選必要器材，再根據(jù)要求滿足安全性，準(zhǔn)確性，方便操作的原則選擇待選器材．電流表的接法要求大電阻內(nèi)接法，小電阻外接法．滑動(dòng)變阻器是小電阻控制大電阻，用分壓式接法．根據(jù)電路圖來(lái)連接實(shí)物圖，注意電表的正負(fù)極，并分幾個(gè)回路來(lái)連接；
（3）根據(jù)閉合電路歐姆定律，結(jié)合電阻定律，即可求解．

解答 解：（1）刻度尺讀數(shù)：0.2050-0.1000=0.1050m；
游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為11mm，游標(biāo)讀數(shù)為0.05×6mm=0.30mm，所以最終讀數(shù)為11.30mm；
（2）因電源的電壓為4.5V，因此電壓表選擇3V量程；由于阻值約為500Ω的電阻R_x的，
根據(jù)歐姆定律可知，電流的最大值為9mA，從精確角來(lái)說(shuō)，所以電流表選擇量程0～10mA；
根據(jù)待測(cè)電阻的阻值與電壓表及電流表的阻值，可知，待測(cè)電阻的阻值偏大，因此選擇電流表內(nèi)接法，
根據(jù)電路圖來(lái)連接實(shí)物圖原則，注意電表的正負(fù)極，并分幾個(gè)回路來(lái)連接．如圖所示；
（3）根據(jù)閉合電路歐姆定律與電阻定律，U=IR_X=$\frac{E}{ρ\frac{L-x}{S}+{R}_{x}}{R}_{x}$，
當(dāng)滑片P移動(dòng)距離x的增加，被測(cè)電阻R_x兩端的電壓增大，
但不成正比，且增加越來(lái)越快，則U-x圖象如圖d所示；
故答案為：（1）10.50，11.30；（2）如圖所示；（3）d．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵掌握游標(biāo)卡尺讀數(shù)的方法，主尺讀數(shù)加上游標(biāo)讀數(shù)，不需估讀；
同時(shí)還考查了同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)電路的能力，要弄清楚是內(nèi)接法還是外接法，是分壓還是限流法；
考查如何選擇儀器，掌握選擇的方法與原則；學(xué)會(huì)由電路圖去連接實(shí)物圖，注意電表的正負(fù)極；理解歐姆定律與電阻定律的應(yīng)用，掌握誤差的分析及其產(chǎn)生原因．