精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
精英家教网一根重约1~2N、长约30-40cm、电阻约为100Ω的细长而均匀金属管的横截面如图所示.已知此金属管材料的电阻率为ρ,密度为ρ0,因管内中空部分截面形状不规则,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.现有如下器材可供选择:
A.毫米刻度尺
B.螺旋测微器
C.电流表A1(量程60mA,内阻约20Ω)
D.电流表A2(量程3A,内阻约为0.lΩ)
E.电压表V(量程3V,内阻约6kΩ)
F.滑动变阻器Rl(2000Ω,0.3A)
G.滑动变阻器R2(10Ω,3A)
H.蓄电池E(6V,O. 5A)
I.开关S一个,带夹子的导线若干.
①除待测金属管外,还应选用的器材有
 
(只填器材前的代号字母);
②在方框中画出你所设计的实验方案的电路原理图.
③实验中要测量的物理量有
 
(用字母表示,并用文字加以说明每个字母的物理意义).
④计算金属管内部中空部分截面积S0,表达式为S0=
 
(用③中列举的字母表示)
分析:(1)本实验需要用伏安法测量电阻,根据电阻定律公式求解导体的截面积,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;
(4)根据实验所测数据,应用欧姆定律及电阻定律求出面积的表达式.
解答:精英家教网解:(1)本实验需要用伏安法测量电阻,根据欧姆定律,有R=
U
I

同时要结合电阻定律公式R=ρ
L
S
求解截面积;故要用电压表测量电压,电流表测量电流,
刻度尺测量长度,螺旋测微器测量金属管外直径,要组合成电路,还需要电源、电键、导线以及滑动变阻器;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,电压表也选择较小量程;故需要的实验器材有:ABCEGHI;  
(2)实验电路如图所示.
(3)(4)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

实验时需要:用毫米刻度尺金属管线长度L,外径D,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=
1
4
πD2-
ρIL
U

故答案为:(1)ABCEGHI;(2)如图所示;(3)用毫米刻度尺金属管线长度L,外径D,电压表示数U,电流表示数I,
(4)
1
4
πD2-
ρIL
U
点评:本题考查了实验器材的选择、设计实验电路、实验测量、实验数据处理等问题,知道实验原理是正确解题的关键.
练习册系列答案
相关习题

科目:高中物理 来源: 题型:阅读理解

(1)太阳内部的核聚变可以释放出大量的能量,这些能量以电磁波(场)的形式向四面八方辐射出去,其总功率达到3.8×1026 W.根据爱因斯坦的质能方程估算,单纯地由于这种辐射,太阳每秒钟减少的物质质量约为
 
kg.(保留一位有效数字)
(2)下面三个高中物理教材中的力学实验:A.验证牛顿第二定律,B.探究功与物体速度变化的关系,C.验证机械能守恒定律,在这三个实验中(选填“A”、“B”、“C”)
①需要使用天平测量物体质量的是
 

②需要使用刻度尺测量长度的是
 

③需要求物体通过某点瞬时速度的是
 

(3)有一根细长而均匀的金属管线样品,横截面如图所示.此金属材料重约1~2N,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.因管内中空部分截面积形状不规则,无法直接测量,请设计一个实验方案,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(600mA,1.0Ω)
D.电流表(3A,0.1Ω)
E.电压表(3V,6kΩ)
F.滑动变阻器(5Ω,3A)
G.蓄电池(6V,0.05Ω)
H.开关一个,带夹子的导线若干.
精英家教网
①除待测金属管线外,还应选用的器材有
 
(只填代号字母)
②在图中画出你所设计的实验电路图,并把所选仪器连成实际测量电路.
③实验中需要测量的物理量有:
 
.(标出对应字母)
④计算金属管线内部空间截面积S0的表达式为S0=
 

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:

精英家教网有一根细长而均匀的金属材料样品,横截面为边长等于a的正方形,如图所示.此金属材料重约1?2N,长约为30cm,电阻约为10Ω.巳知这种金属的电阻率为ρ因管线内部空间截面积形状不规则,无法直接测量,请设计一个实验方案,测量中空部分的截面积S0,要求实验误差较小,并能测量多组数据.现有如下器材可选:
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)
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
 
.(只填代号字母).
(2)请在方框中画出你的设计方案的实验电路图.
(3)实验中要测量的物理量及其符号是
 

(4)计算金属管线内部空间截面积S0的表达式S0=
 
.(用巳知量和所测物理量的符号表示)

查看答案和解析>>

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.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源:2013年河南省开封市高考物理一模试卷(解析版) 题型:解答题

一根重约1~2N、长约30-40cm、电阻约为100Ω的细长而均匀金属管的横截面如图所示.已知此金属管材料的电阻率为ρ,密度为ρ,因管内中空部分截面形状不规则,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S.现有如下器材可供选择:
A.毫米刻度尺
B.螺旋测微器
C.电流表A1(量程60mA,内阻约20Ω)
D.电流表A2(量程3A,内阻约为0.lΩ)
E.电压表V(量程3V,内阻约6kΩ)
F.滑动变阻器Rl(2000Ω,0.3A)
G.滑动变阻器R2(10Ω,3A)
H.蓄电池E(6V,O. 5A)
I.开关S一个,带夹子的导线若干.
①除待测金属管外,还应选用的器材有______(只填器材前的代号字母);
②在方框中画出你所设计的实验方案的电路原理图.
③实验中要测量的物理量有______(用字母表示,并用文字加以说明每个字母的物理意义).
④计算金属管内部中空部分截面积S,表达式为S=______(用③中列举的字母表示)

查看答案和解析>>

同步练习册答案