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    设计性试验 例题1.有一根细长而均匀的金属材料样品.横截面外方内圆.如图1所示.此金属材料的质量约为-.长度约为.电阻约为.已知这种金属的电阻率为.密度为.因此管内径太小.无法直接测量.请根据下列提供的实验器材.设计一个实验方案测量其内径.备有以下器材可供选用: .毫米刻度尺 .螺旋测微器 .电流表() .电流表() .电压表() .滑动变阻器() .滑动变阻器() .直流稳压电源() .开关一个.带夹子的导线若干 ⑴除待测金属材料外.应选用的实验器材有 , ⑵画出电路图.并把图2中的所选实验器材连成实际测量电路. ⑶用已知的物理常量和所测得的物理量.推导出的表达式. 解析:用电压表测得此金属材料两端的电压.用电流表测得流过它的电流.则由欧姆定律得此金属材料样品的电阻为 设金属材料样品的长度为.横截面积为.截面外边长为.则根据电阻定律可得 又由金属材料截面的几何关系得 联立以上三式.得 上式表明.要测定样品的内径.必须测定:材料样品的长度.截面外边长.电压.电流和电阻率.所以相应的实验器材为:毫米刻度尺.螺旋测微器.电压表.电流表.滑动变阻器.电源.开关和导线. ⑴除待测金属材料外.应选用的实验器材有:.....和.需要注意的是.为减小实验误差.电流表应选用量程小的(),为了调节的方便.滑动变阻器应选用阻值较小的() ⑵因待测电阻阻值较小.所以电流表应采用外接法.,为了使电压的调节范围较大.滑动变阻器应采用分压式接法.画出实验电路图如图3所示.实物图连接如图4所示. ⑶推导过程见上.金属材料样品内径的表达式为 命题解读: 本题是测定金属电阻率实验的延伸.拓展.也是对长度测量的创新.在选择实验仪器和设计实验电路时.关键的是明确实验原理:利用已学过的有关知识推导出金属材料样品内径的表达式.然后再去确定须测定的物理量及相关仪器.在实际连接电路时.为避免线路交叉和正.负极接错.接线顺序一般遵循“电源正极开关滑动变阻器用电器电流表正极电流表负极电源负极 这样一个顺序.最后将电压表并联在待测电路的两侧.即.先接干路.再接支路. 例题2.测量“水果电池 的电动势和内电阻:将铜片和锌片分别插入一只苹果.就构成了简单的“水果电池 .其电动势约为.可是这种电池并不能点亮手电筒上的额定电压为.额定电流为的小灯泡.原因是流过小灯泡的电流太小了.经测量还不足.现用量程合适的电压表.电流表以及滑动变阻器.开关.导线等实验器材.尽量精确的测定“水果电池 的电动势和内电阻.则 ⑴若给出的滑动变阻器有两种规格:-.-.本实验中应先用 .(填滑动变阻器规格前的字母) ⑵利用实验中得到电压表的示数和电流表示数的值.经描点.连线得到----图象如图5所示.试根据图中所给数据.算出“水果电池 的电动势和内电阻分别为＿＿＿＿.＿＿＿＿. ⑶试设计该实验的测量电路.若不计测量中的偶然误差.用这种方法测量得出的电动势和内电阻的值与其真实值相比.电动势＿＿＿＿.内电阻＿＿＿＿.(填“偏大 .“相等 或“偏小 ) 解析:⑴由题设条件可知.该“水果电池 的内阻很大.若选用滑动变阻器.则当滑动变阻器的滑片移动时.电表的示数几乎不变.无法进行多次测量.从而影响实验误差.所以本实验中.滑动变阻器应选用阻值较大的. ⑵由图13的----图象可知.直线与纵轴交点坐标值即为“水果电池 的电动势.即 直线斜率的绝对值即为电源内阻.即 ⑶本实验中.因待测电池的内阻很大.故采用电流表外接法.如图6所示.所以电流表的示数应是干路电流值.但电压表的示数小于实际电路的路端电压.从而引起实验误差.导致电动势测量准确.而内阻偏大. 命题解读: 该实验是一个对实际问题的探究.是课本上“测电源电动势和内阻 实验的拓展.由于该“水果电池 的内阻很大.考生若仍用课本上的电路进行测量.误差将会很大.这就要求对课本实验进行改进.这也是高考命题的一种趋势.平常的学习过程中.应该把所学的物理知识与生活中的一些实际问题多加联系.即把“死 的书本知识变“活 . 【查看更多】

     

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