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    精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
    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）

    【答案】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：解：（1）本实验需要用伏安法测量电阻，根据欧姆定律，有R=；
    同时要结合电阻定律公式R=ρ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=；根据电阻定律，有R=ρ，故截面积为：S=；
    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S的表达式为：S=
    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）
    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
    年级 高中课程 年级 初中课程
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    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．
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    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=
     
    ．

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    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）

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    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）

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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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