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,如图所示。此金属材料质量约为0.1~0.2 kg,长约30 cm,电阻约为10 Ω。已知这种金属的电阻
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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,如图所示。此金属材料质量约为0.1~0.2 kg,长约30 cm,电阻约为10 Ω。已知这种金属的电阻
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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,如图所示。此金属材料质量约为0.1~0.2 kg,长约30 cm,电阻约为10 Ω。已知这种金属的电阻率为
。因管线内径太小,无法直接测量,请根据以下器材,设计一个实验方案测量其内径
。
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(2 kΩ,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、A、B、E、H、I外,应选用的实验器材还有
。(只填代号字母)
(2)画出你设计方案的实验电路图。
(3)用已知的物理常量(设长度为
,截面外边长为
)和所测得的物理量,推导出计算金属管线内径d的表达式
。
答案
(1)CG(对1个得1分共2分)(2)电路原理图:注意电流表外接和滑动变阻器分压(3分)
(3)若测得电压为U,电流强度为I,
(2分)
解析
试题分析:(1)除待测金属材料、A、B、E、H、I外,应选用的实验器材有C、G.
(2)因电压表的量程为3V,金属材料的电阻约为10Ω,所以通过金属材料的电流约为I=0.3A=300mA,所以电流表应选600mA量程,由于待测电阻值远小于电压表内阻,所以电流表应用外接法;因通过电流表的最小电流为
=
=200mA,根据闭合电路欧姆定律可知电路中最大电阻为
=30Ω,所以滑动变阻器不能用2KΩ的滑动变阻器,考虑电源电动势为6V,电压表量程为3V,滑动变阻器应用分压式接法,电路图如图1所示,实物连线图如图2所示.
(3)设长度为L,截面外边长为a,电压为U,电流强度为I.则电阻R=
,又R=
,可解得:S=
①,设圆直径为d,由图可知S=
②,联立①②可得
.
举一反三
(10分) 如图甲为欧姆表电路的原理图,某兴趣小组认为欧姆表内部(图中虚线框内)可等效为一电源,设计如图乙的电路来测量欧姆表某挡位的电动势与内阻。具体操作如下:
R/kΩ
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
I/mA
1.48
1.20
1.03
0.86
0.74
0.67
0.68
0.83
0.97
1.16
1.35
1.49
(1)将欧姆表的选择开关旋至某挡位,A、B 两表笔短接,调节调零旋钮使指针指在电阻零刻度;
(2)将毫安表与滑动变阻器R 按图乙连接好;
(3)调节滑动变阻器R 滑片的位置,读出毫安表和对应的欧姆表读数,把测量的多组数据填人下表。
试完成下列内容:
①图甲中A是
(选填“红”、“黑” )表笔;
②根据表中的数据,画出1/I--R关系图像;
③由所绘图像得出该挡位的电动势为
V,内阻为
Ω;
④本实验所测电动势的值
(
选填“> ”、“=" ”" 、或“< " )理论值。
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(8分)下方的U-I图像中的直线a是由5节完全相同的电池串联而成的电源A的U-I关系曲线,直线b是定值电阻B的U-I关系曲线,由图可知,每一节电池的电动势为______________V,下表是由某种材料制成的元器件C两端所施加的电压和相应所通过电流值,由这些数据可知,元器件C的电阻值随通过电流的增大而______________(填写变化情况);如果把定值电阻B和元器件C并联后接在电源A两端,由图线可知:通过B电阻的电流大小为______________A,此时器件C的电功率为______________W。
U(V)
0
0.5
1
2
3.5
4.5
7
I(A)
0
0.1
0.15
0.2
0.25
0.27
0.3
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某学习小组探究电学元件的伏安特性曲线。
①甲同学要描绘一个标有“3.6V,1.2W”的小灯泡的伏安特性曲线,除了导线和开关外,还有下列器材可供选择:
电压表V(量程5V,内阻约为5kΩ)
直流电源E(电动势4.5V,内阻不计)
电流表A
1
(量程350mA,内阻约为1Ω)
电流表A
2
(量程150mA,内阻约为2Ω)
滑动变阻器R
1
(阻值0 ~ 200Ω)
滑动变阻器R
2
(阻值0 ~ 10Ω)
实验中电流表应选______,滑动变阻器应选______;(填写器材代号)
以下的四个电路中应选用_________进行实验。
②乙同学利用甲同学的电路分别描绘了三个电学元件的伏安特性曲线,如图所示。然后他用图所示的电路给三个元件分别供电,并测出给元件1和元件2供电时的电流和电压值,分别标在图上,它们是A点和B点。已知R
0
=9.0Ω,则该电源的电动势
_______V,内电阻
_______Ω。这个电源给元件3供电时,元件3的电功率P=_______W。
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实际电压表内阻并不是无限大,可等效为理想电流表与较大的电阻的串联。现要测量一只量程已知的电压表的内阻,器材如下:
①待测电压表(量程3V,内阻约3kΩ待测)一只;
②电流表(量程3A,内阻0.01Ω)一只;
③电池组(电动势约为3V,内阻不计);
④滑动变阻器一个;
⑤变阻箱(可以读出电阻值,0-9999Ω)一个;
⑥开关和导线若干。
某同学利用上面所给器材,进行如下实验操作:
(1)该同学设计了如图甲、乙两个实验电路。为了更准确地测出该电压表内阻的大小,你认为其中相对比较合理的是
(填“甲”或“乙”)电路。
(2)用你选择的电路进行实验时,闭合电键S,改变阻值,记录需要直接测量的物理量:电压表的读数U和
(填上文字和符号);
(3)由所测物理量选择下面适当坐标轴,能作出相应的直线图线,最方便的计算出电压表的内阻:
A.
B.
C.
D.
(4)设直线图像的斜率为
、截距为
,请写出待测电压表内阻表达式
=
。
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一个电压表V
0
,量程3V,内阻约为1kΩ.为进一步测量V
0
的内阻,有甲、乙两个电路可选择.备选器材有:
电流表A
1
,量程3mA;
电流表A
2
,量程0.6A;
电压表V,量程3V,内阻R
v
=1.2 kΩ;
滑动变阻器R,0~3000 Ω;
电源E,6V电池组,内阻不计.
(1)若选用甲电路,电流表应选用
,若V
0
和选用电流表示数分别为U
0
和I,则测得电压表的内阻R
0
=
.
(2)若选用乙电路,若V
0
和V示数分别为U
0
和U,则测得电压表的内阻R
0
=
(用U
0
、U、R
V
等字母表示).
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