Question

12．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到排放標準（一般工業(yè)廢水電阻率的達標值為ρ≥200Ω•m）．如圖1所示為該同學所用盛水容器，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．
（1）進行以下操作：用多用電表歐姆檔測量電阻時，紅黑表筆互換了插孔，這樣不會（選填“會”或“不會”）影響測量結(jié)果；
（2）分別用多用電表歐姆擋的“×1k”、“×100”兩檔粗測水樣的電阻值時，表盤上指針分別如圖2所示，則所測水樣的電阻約為2200Ω．
（3）為更精確地測量所取水樣的電阻，該小組從實驗室中找到如下實驗器材：
A．電流表（量程3mA，電阻R_A為5Ω）B．電流表（量程15mA，電阻R_A為10Ω）
C．電壓表（量程6V，電阻R_V約為10kΩ）D．電壓表（量程15V，電阻R_V約為25kΩ）
E．滑動變阻器（0～500Ω，額定電流0.1A） F．滑動變阻器（0～20Ω，額定電流1A）
G．電源（6V，內(nèi)阻約1Ω）H．開關(guān)一只、導線若干
電流表應(yīng)選擇A，電壓表應(yīng)選擇C，滑動變阻器應(yīng)選擇F（填以上相應(yīng)的序號）
請用筆線作導線完成實物圖3上的電路連接．
（4）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，請在在坐標紙（圖4）中作出U-I關(guān)系圖線．

U/V	0	1.1	1.8	3.0	3.8	4.7
I/mA	0	0.50	0.82	1.36	1.73	2.13

（5）由以上測量數(shù)據(jù)可以求出待測水樣的電阻率為110Ω•m（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）．據(jù)此可知，所測水樣在電阻率這一指標上不達標（選填“達標”或“不達標”）．

Answer 1

分析 （1）測量電阻時，多用電表內(nèi)部電源被接通，電流從多用電表內(nèi)部流出，因為電阻不分正負極，所以電流流向電阻哪一端無所謂，紅、黑表筆分別插在負、正插孔不會影響測量結(jié)果；
（2）從誤差的角度確定一個誤差小的讀數(shù)，電阻等于歐姆表的讀數(shù)乘以倍率．
（3）根據(jù)電源電動勢選擇電壓表，根據(jù)電路最大電流選擇電流表，保護電阻既能保護電路，阻值又不能太大，在保證電路安全的情況下，滑動變阻器最大阻值應(yīng)小些，再根據(jù)待測電阻的大小確定電流表的內(nèi)外接，根據(jù)測量的誤差確定滑動變阻器的分壓還是限流接法．
（4、5）根據(jù)數(shù)據(jù)描點作圖，根據(jù)圖線的斜率得出待測電阻的阻值，再根據(jù)電阻定律求出電阻率的大小，從而判斷是否超標．

解答 解：（1）測量電阻時，多用電表內(nèi)部電源被接通，電流從多用電表內(nèi)部流出，因為電阻不分正負極，所以電流流向電阻哪一端無所謂，紅、黑表筆分別插在負、正插孔不會影響測量結(jié)果；
（2）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，所以用×100檔測量比較準確，R=22×100Ω=2200Ω．
（3）因電源的電動勢6V，那么電壓表選擇量程為6V，即選C，
由于電阻約為2200Ω，那么電路的最大電流為I=$\frac{6}{2200}$≈2.7mA；因此選擇量程為3mA的電流表，即選A；
根據(jù)所測的電阻值，因此必須選取阻值較小的滑動變阻器，即選F；
由于要精確測量電阻值，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小于待測電阻，所以連線時滑動變阻器要用分壓接法；
又因為所測電阻的阻值約為2200Ω＞$\sqrt{{R}_{A}{R}_{V}}$=$\sqrt{5×10000}$Ω，則采用電流表內(nèi)接法，電路圖如左圖．

（4）根據(jù)U、I所測的數(shù)據(jù)做出U-I圖線，如右圖．
（5）由圖線斜率可知，總電阻為R_總=$\frac{U}{I}$=$\frac{4.4}{2×1{0}^{-3}}$=2200Ω，又R=R_總-R_A=2195Ω，
根據(jù)電阻定律R=ρ$\frac{L}{S}$，故有ρ=$\frac{RS}{L}$=$\frac{2195×0.2×0.1}{0.4}$Ωm=110Ωm＜200Ωm，所以不達標．
故答案為：（1）不會，（2）2200；
（3）A，C，F(xiàn)；如左圖；
（4）如右圖；
（5）110，不達標．

點評 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．