精英家教網(wǎng)一根重約1~2N、長約30-40cm、電阻約為100Ω的細長而均勻金屬管的橫截面如圖所示.已知此金屬管材料的電阻率為ρ,密度為ρ0,因管內(nèi)中空部分截面形狀不規(guī)則,無法直接測量,請你設(shè)計一個實驗方案,測量中空部分的截面積S0.現(xiàn)有如下器材可供選擇:
A.毫米刻度尺
B.螺旋測微器
C.電流表A1(量程60mA,內(nèi)阻約20Ω)
D.電流表A2(量程3A,內(nèi)阻約為0.lΩ)
E.電壓表V(量程3V,內(nèi)阻約6kΩ)
F.滑動變阻器Rl(2000Ω,0.3A)
G.滑動變阻器R2(10Ω,3A)
H.蓄電池E(6V,O. 5A)
I.開關(guān)S一個,帶夾子的導(dǎo)線若干.
①除待測金屬管外,還應(yīng)選用的器材有
 
(只填器材前的代號字母);
②在方框中畫出你所設(shè)計的實驗方案的電路原理圖.
③實驗中要測量的物理量有
 
(用字母表示,并用文字加以說明每個字母的物理意義).
④計算金屬管內(nèi)部中空部分截面積S0,表達式為S0=
 
(用③中列舉的字母表示)
分析:(1)本實驗需要用伏安法測量電阻,根據(jù)電阻定律公式求解導(dǎo)體的截面積,故可以先得到截面積的表達式,再結(jié)合歐姆定律得到待測量,從而進一步選擇器材;
(2)用伏安法測量電阻,要求盡可能測出多組有關(guān)數(shù)值,故滑動變阻器要采用分壓式接法;由于金屬原件長度較短,故電阻較小,故采用安培表外接法,畫出電路圖后進一步連接實物圖即可;
(3)根據(jù)歐姆定律和電阻定律公式可以得到要測量的物理量;
(4)根據(jù)實驗所測數(shù)據(jù),應(yīng)用歐姆定律及電阻定律求出面積的表達式.
解答:精英家教網(wǎng)解:(1)本實驗需要用伏安法測量電阻,根據(jù)歐姆定律,有R=
U
I
;
同時要結(jié)合電阻定律公式R=ρ
L
S
求解截面積;故要用電壓表測量電壓,電流表測量電流,
刻度尺測量長度,螺旋測微器測量金屬管外直徑,要組合成電路,還需要電源、電鍵、導(dǎo)線以及滑動變阻器;由于電阻通電電流大會升溫,影響電阻率,故要小電流,故電流表選擇較小量程,電壓表也選擇較小量程;故需要的實驗器材有:ABCEGHI;  
(2)實驗電路如圖所示.
(3)(4)根據(jù)歐姆定律,有R=
U
I
;根據(jù)電阻定律,有R=ρ
L
S
,故截面積為:S=
ρIL
U

實驗時需要:用毫米刻度尺金屬管線長度L,外徑D,電壓表示數(shù)U,電流表示數(shù)I,
故金屬管線內(nèi)部空間截面積S0的表達式為:S0=
1
4
πD2-
ρIL
U

故答案為:(1)ABCEGHI;(2)如圖所示;(3)用毫米刻度尺金屬管線長度L,外徑D,電壓表示數(shù)U,電流表示數(shù)I,
(4)
1
4
πD2-
ρIL
U
點評:本題考查了實驗器材的選擇、設(shè)計實驗電路、實驗測量、實驗數(shù)據(jù)處理等問題,知道實驗原理是正確解題的關(guān)鍵.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解

(1)太陽內(nèi)部的核聚變可以釋放出大量的能量,這些能量以電磁波(場)的形式向四面八方輻射出去,其總功率達到3.8×1026 W.根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程估算,單純地由于這種輻射,太陽每秒鐘減少的物質(zhì)質(zhì)量約為
 
kg.(保留一位有效數(shù)字)
(2)下面三個高中物理教材中的力學(xué)實驗:A.驗證牛頓第二定律,B.探究功與物體速度變化的關(guān)系,C.驗證機械能守恒定律,在這三個實驗中(選填“A”、“B”、“C”)
①需要使用天平測量物體質(zhì)量的是
 

②需要使用刻度尺測量長度的是
 

③需要求物體通過某點瞬時速度的是
 

(3)有一根細長而均勻的金屬管線樣品,橫截面如圖所示.此金屬材料重約1~2N,長約為30cm,電阻約為10Ω.已知這種金屬的電阻率為ρ,密度為ρ0.因管內(nèi)中空部分截面積形狀不規(guī)則,無法直接測量,請設(shè)計一個實驗方案,測量中空部分的截面積S0,現(xiàn)有如下器材可選:
A.毫米刻度尺
B.螺旋測微器
C.電流表(600mA,1.0Ω)
D.電流表(3A,0.1Ω)
E.電壓表(3V,6kΩ)
F.滑動變阻器(5Ω,3A)
G.蓄電池(6V,0.05Ω)
H.開關(guān)一個,帶夾子的導(dǎo)線若干.
精英家教網(wǎng)
①除待測金屬管線外,還應(yīng)選用的器材有
 
(只填代號字母)
②在圖中畫出你所設(shè)計的實驗電路圖,并把所選儀器連成實際測量電路.
③實驗中需要測量的物理量有:
 
.(標(biāo)出對應(yīng)字母)
④計算金屬管線內(nèi)部空間截面積S0的表達式為S0=
 

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)有一根細長而均勻的金屬材料樣品,橫截面為邊長等于a的正方形,如圖所示.此金屬材料重約1?2N,長約為30cm,電阻約為10Ω.巳知這種金屬的電阻率為ρ因管線內(nèi)部空間截面積形狀不規(guī)則,無法直接測量,請設(shè)計一個實驗方案,測量中空部分的截面積S0,要求實驗誤差較小,并能測量多組數(shù)據(jù).現(xiàn)有如下器材可選:
A.毫米刻度尺B.螺旋測微器
C.電流表(600mA,1.0Ω)D.電流表(3A,0.1Ω)
E.電壓表(3V,6kΩ)F.滑動變阻器(2kΩ,0.5A)
G.滑動變阻器(10Ω,2A)H.蓄電池(6V,0.05Ω)
I.開關(guān)一個,帶夾子的導(dǎo)線若干
(1)除待測金屬材料外,應(yīng)選用的實驗器材有
 
.(只填代號字母).
(2)請在方框中畫出你的設(shè)計方案的實驗電路圖.
(3)實驗中要測量的物理量及其符號是
 

(4)計算金屬管線內(nèi)部空間截面積S0的表達式S0=
 
.(用巳知量和所測物理量的符號表示)

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科目:高中物理 來源: 題型:

(2006?湖南模擬)有一根細長而均勻的金屬材料樣品M截面為外方內(nèi)圓,如圖1所示.此樣品重約1~2N,長約為30cm.電阻約為10Ω,其電阻率為ρ,密度為D,因管線內(nèi)徑d太小,無法直接測量,請設(shè)計一個實驗方案測量d.

供選用的器材有:
A.毫米刻度尺
B.螺旋測微器
C.電流表(600mA,1.0Ω)
D.電流表(3A,0.1Ω)
E.電壓表(3V,6KΩ)
F.滑動變阻器(2KΩ,0.5A)
G.滑動變阻器(10Ω,2A)
H.蓄電池(6V,0.05Ω)
(1)除待測金屬材料、開關(guān)、帶夾子的導(dǎo)線若干外,還應(yīng)選用實驗器材有
ABCEGH
ABCEGH
(只填代號字母)
(2)在(圖2)虛結(jié)框中,畫出設(shè)計方案的電路圖;
(3)在(圖3)中,把所選器材連接實際測量電路(已連好一根線);
(4)用已知的物理常數(shù)和測得的物理量,推導(dǎo)出計算金屬管線內(nèi)徑d的表達式.

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科目:高中物理 來源:2013年河南省開封市高考物理一模試卷(解析版) 題型:解答題

一根重約1~2N、長約30-40cm、電阻約為100Ω的細長而均勻金屬管的橫截面如圖所示.已知此金屬管材料的電阻率為ρ,密度為ρ,因管內(nèi)中空部分截面形狀不規(guī)則,無法直接測量,請你設(shè)計一個實驗方案,測量中空部分的截面積S.現(xiàn)有如下器材可供選擇:
A.毫米刻度尺
B.螺旋測微器
C.電流表A1(量程60mA,內(nèi)阻約20Ω)
D.電流表A2(量程3A,內(nèi)阻約為0.lΩ)
E.電壓表V(量程3V,內(nèi)阻約6kΩ)
F.滑動變阻器Rl(2000Ω,0.3A)
G.滑動變阻器R2(10Ω,3A)
H.蓄電池E(6V,O. 5A)
I.開關(guān)S一個,帶夾子的導(dǎo)線若干.
①除待測金屬管外,還應(yīng)選用的器材有______(只填器材前的代號字母);
②在方框中畫出你所設(shè)計的實驗方案的電路原理圖.
③實驗中要測量的物理量有______(用字母表示,并用文字加以說明每個字母的物理意義).
④計算金屬管內(nèi)部中空部分截面積S,表達式為S=______(用③中列舉的字母表示)

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