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有一根细长而均匀的金属管线样品,横截面如图甲所示.此金属管线长约30cm,电阻约10Ω.已知这种金属的电阻率为ρ,因管内中空部分截面积形状不规则,无法直接测量,请你设计一个实验方案,测量中空部分的截面积S0
现已提供有如下器材:毫米刻度尺、螺旋测微器、电压表V(3V,6KΩ)、蓄电池E(6V,0.05Ω)、开关一个,带夹子的导线若干:
(1)上列器材中,还缺少电流表和滑动变阻器,现提供以下一些器材供选择,请选出合适的器材,电流表应为
 
,滑动变阻器应选用
 
(只填代号字母).
A.电流表A1(600mA,1.0Ω)
B.电流表A2(3A,0.1Ω)
C.滑动变阻器R1(2KΩ,0.5A)
D.滑动变阻器R2(10Ω,2A)
(2)在下面方框中画出你所设计的电路图,要求尽可能测出多组有关数值,并把图乙的实物连成实际测量电路,
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(3)实验中要测量的物理量有:
 
,计算金属管线内部空间截面积S0的表达式为:S0=
 
分析:(1)本实验需要用伏安法测量电阻,同时要结合电阻定律公式R=ρ
L
S
求解导体的截面积,故可以先得到截面积的表达式,再结合欧姆定律得到待测量,从而进一步选择器材;
(2)用伏安法测量电阻,要求尽可能测出多组有关数值,故滑动变阻器要采用分压式接法;由于金属原件长度较短,故电阻较小,故采用安培表外接法,画出电路图后进一步连接实物图即可;
(3)根据欧姆定律和电阻定律公式可以得到要测量的物理量,并进一步推导出公式.
解答:解:(1)本实验需要用伏安法测量电阻,由于电阻通电电流大会升温,影响电阻率,故要小电流,故电流表选择较小量程;滑动变阻器采用分压式接法,电阻较小时便于实验操作;
故答案为:A,D;
(2)电路及实际测量电路如图所示.
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(3)根据欧姆定律,有R=
U
I

根据电阻定律,有R=ρ
L
S
,故截面积为:S=
ρIL
U

故要用螺旋测微器测横截面边长a,用毫米刻度尺金属管线长度L,电压表示数U,电流表示数I,
故金属管线内部空间截面积S0的表达式为:S0=a2-
ρIL
U

故答案为:(1)A,D;(2)电路及实际测量电路如图所示;(3)横截面边长a,金属管线长度L,电压表示数U,电流表示数I,a2-
ρIL
U
点评:对电学实验要能设计出电路图,并根据电路图连接电路并得到待测量,还要会误差分析,不难.
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

(2004?南京模拟)有一根细长而均匀的金属材料样品,截面为外方(正方形)内圆,如图1所示.此金属材料质量约为0.1-0.2kg,长约为30cm,电阻约为10Ω.已知这种金属的电阻率为ρ,密度为ρ0.因管线内径太小,无法直接测量,请根据图2提供的实验器材,设计一个实验方案测量其内径d.

A.毫米刻度尺
B.螺旋测微器
C.电流表(600mA 10Ω)
D.电流表(3A 0.1Ω)
E.电压表(3V 6kΩ)
F.滑动变阻器(2kΩ 0.5A)
G.滑动变阻器(10Ω 2A)
H.直流稳压电源(6V 0.05Ω)
I.开关一个,带夹子的导线若干
(1)除待测金属材料外,应选用的实验器材有
A、B、C、E、G、H、I
A、B、C、E、G、H、I
(只填代号字母).
(2)在图3方框内画出你所设计方案的实验电路图,并把所选仪器连成实际测量电路.
(3)用已知的物理常量和所测得的物理量,推导出计算金属管线内径d的表达式.

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科目:高中物理 来源: 题型:

有一根细长而均匀的金属管线样品,长约为60cm,电阻大约为6Ω.横截面如图1所示.

①用螺旋测微器测量金属管线的外径,示数如图2所示,金属管线的外径为
1.125
1.125
mm;
②现有如下器材
A.电流表(量程0.6A,内阻约0.1Ω)
B.电流表(量程3A,内阻约0.03Ω)
C.电压表(量程3V,内阻约3kΩ)
D.滑动变阻器(1750Ω,0.3A)
E.滑动变阻器(15Ω,3A)
F.蓄电池(6V,内阻很小)
G.开关一个,带夹子的导线若干
要进一步精确测量金属管线样品的阻值,电流表应选
A
A
,滑动变阻器应选
E
E
.(只填代号字母).
③请将图3所示的实际测量电路补充完整.
④已知金属管线样品材料的电阻率为ρ,通过多次测量得出金属管线的电阻为R,金属管线的外径为d,要想求得金属管线内形状不规则的中空部分的截面积S,在前面实验的基础上,还需要测量的物理量是
管线长度L
管线长度L
.计算中空部分截面积的表达式为S=
πd2
4
-
ρL
R
πd2
4
-
ρL
R

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科目:高中物理 来源: 题型:

(1)某校学习兴趣小组在研究“探索小车速度随时间变化的规律”的实验,图(1)是某次实验得出的纸带,所用电源的频率为50HZ,舍去前面比较密集的点,从0点开始,每5个连续点取1个计数点,标以1、2、3….各计数点与0计数点之间的距离依次为d1=3cm,d2=7.5cm,d3=13.5cm,则物体通过1计数点的速度v1=
0.375
0.375
m/s;

(2)物体运动的加速度为a=
1.5
1.5
m/s2
(3)有一根细长而均匀的金属管线样品,横截面如图(2)所示.此金属管线长约30Cm,电阻约10Ω.已知这种金属的电阻率为ρ,因管内中空部分截面积形状不规则,无法直接测量,请你设计一个实验方案,测量中空部分的截面积S0,现有如下器材可选:
A.毫米刻度尺B.螺旋测微器
c.电流表Al(600mA,约1.0Ω)
D.电流表A2(3A,约0.1Ω)
E.电压表V(3V,6KΩ)
F.滑动变阻器R1(2KΩ,O.5A)
G.滑动变阻器R2(10Ω,2A)
H.蓄电池E(6V,O.05Ω )
I.开关一个,带夹子的导线若干
①上列器材中,应选用的器材有
ABCEGHI
ABCEGHI
(只填代号字母).
②在如图(3)方框中画出你所设计的电路图,并把如图(4)的实物连成实际测量电路,要求尽可能测出多组有关数值.
③实验中要测量的物理量有:
截面边长a、金属管线长度L、电压表示数U
截面边长a、金属管线长度L、电压表示数U
,计算金属管线内部空问截面积S0的表达式为:S0=
a2-
ρIL
U
a2-
ρIL
U

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科目:高中物理 来源: 题型:

(2006?湖南模拟)有一根细长而均匀的金属材料样品M截面为外方内圆,如图1所示.此样品重约1~2N,长约为30cm.电阻约为10Ω,其电阻率为ρ,密度为D,因管线内径d太小,无法直接测量,请设计一个实验方案测量d.

供选用的器材有:
A.毫米刻度尺
B.螺旋测微器
C.电流表(600mA,1.0Ω)
D.电流表(3A,0.1Ω)
E.电压表(3V,6KΩ)
F.滑动变阻器(2KΩ,0.5A)
G.滑动变阻器(10Ω,2A)
H.蓄电池(6V,0.05Ω)
(1)除待测金属材料、开关、带夹子的导线若干外,还应选用实验器材有
ABCEGH
ABCEGH
(只填代号字母)
(2)在(图2)虚结框中,画出设计方案的电路图;
(3)在(图3)中,把所选器材连接实际测量电路(已连好一根线);
(4)用已知的物理常数和测得的物理量,推导出计算金属管线内径d的表达式.

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