Question

13．某學(xué)習(xí)小組為探究導(dǎo)電溶液的電阻在體積相同時，電阻值與長度的關(guān)系．選取了一根乳膠管，里面灌滿了鹽水，兩端用粗銅絲塞住管口，形成一段封閉的鹽水柱．進行了如下實驗：
（1）該小組將鹽水柱作為純電阻，粗測其電阻約為幾千歐．現(xiàn)采用伏安法測鹽水柱的電阻，有如下實驗器材供選擇：
A．直流電源：電動勢12V，內(nèi)阻很小，額定電流為1A；
B．電流表A₁：量程0～10mA，內(nèi)阻約10Ω；
C．電流表A₂：量程0～600mA，內(nèi)阻約0.5Ω；
D．電壓表V：量程0～15V，內(nèi)阻約15kΩ；
E．滑動變阻器R₁：最大阻值10Ω，額定電流為1A；
F．滑動變阻器R₂：最大阻值15kΩ；額定電流為100mA
G．開關(guān)、導(dǎo)線等
在可供選擇的器材中，應(yīng)選用的電流表是A₁（填“A₁”或“A₂”），應(yīng)該選用的滑動變阻器是R₂（填“R₁”或“R₂”）．
（2）該小組已經(jīng)完成部分導(dǎo)線的連接，請你在實物接線圖1中完成余下導(dǎo)線的連接．

（3）握住乳膠管的兩端把它均勻拉長，多次實驗測得鹽水柱長度L、電阻R的數(shù)據(jù)如表：

實驗次數(shù)	1	2	3	4	5	6
長度L（cm）	20.0	25.0	30.0	35.0	40.0	45.0
電阻R（kΩ）	1.3	2.1	3.0	4.1	5.3	6.7

為了研究電阻R與長度L的關(guān)系，該小組用縱坐標(biāo)表示電阻R，作出了如圖2所示的圖線，你認(rèn)為橫坐標(biāo)表示的物理量是L²．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電源電壓、鹽水的電阻求出通過鹽水的最大電流，然后根據(jù)該電流選取電流表；根據(jù)滑動變阻器阻值與鹽水阻值間的關(guān)系選擇滑動變阻器；
（2）根據(jù)鹽水電阻與滑動變阻器間的關(guān)系確定滑動變阻器的接法，根據(jù)鹽水電阻與電表間的關(guān)系選擇電流表的內(nèi)外接法，然后作出實物圖；
（3）在正確實驗過程中，鹽水的體積不變，由電阻公式求出電阻的表達(dá)式，然后根據(jù)該表達(dá)式確定坐標(biāo)軸表示什么物理量．

解答 解：（1）通過鹽水的最大電流約為：I=$\frac{E}{R}$=$\frac{12V}{1000Ω}$=0.012A=12mA，
則電流表可選：A₁：量程0～10mA，內(nèi)阻約10Ω；
由于電源電壓為12V，鹽水電阻約為幾千歐姆，
為了實現(xiàn)多次測量，實驗中應(yīng)采用滑動變阻器的分壓接法，
為了便于操作，滑動變阻器應(yīng)選：R₂：最大阻值5Ω；
（2）為了實現(xiàn)多次測量，滑動變阻器應(yīng)采用分壓接法，
電壓表內(nèi)阻約15Ω，待測鹽水電阻約為幾千歐姆，
則應(yīng)采用電流表的內(nèi)接法，實驗電路實物圖如圖所示．
（3）在實驗過程中，鹽水的體積V保持不變，根據(jù)V=SL，
鹽水的橫截面積S=$\frac{V}{L}$，
鹽水的電阻R=ρ$\frac{L}{S}$=ρ$\frac{L}{\frac{V}{L}}$=ρ$\frac{{L}^{2}}{V}$，
由此可知，電阻R與L²成正比，
橫坐標(biāo)表示的物理量是L²．
故答案為：（1）A₁，R₂；（2）電路圖如圖所示；（3）L²

點評 本題考查測量伏安特性曲線的方法；對于實驗器材的選取與實驗電路的設(shè)計是本題的難點，要掌握實驗器材的選取原則；并能熟練應(yīng)用．