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12.如圖甲所示,一根細(xì)長而均勻的合金管線樣品,橫截面為環(huán)形.此合金管線長度用L表示,外徑用D表示,電阻約為5Ω.已知這種合金的電阻率為ρ,且ρ受溫度的影響很小,可以忽略.因管線內(nèi)中空部分內(nèi)徑太小,無法直接測量.某實驗小組設(shè)計了一個實驗方案,測量中空部分的截面積S0,他們已選器材如下:
A.毫米刻度尺               B.螺旋測微器
C.電流表A(300mA,1.0Ω)   D.電壓表V1(15V,約10kΩ)
E.電壓表V2( 3V,約6kΩ)    F.滑動變阻器R1(2KΩ,0.5A)
G.滑動變阻器R2(10Ω,2A)   H.標(biāo)準(zhǔn)電阻(R0=5Ω)
I.蓄電池(3V,約0.05Ω)    J.開關(guān)一個,帶夾子的導(dǎo)線若干

(1)小組同學(xué)用螺旋測微器測量該管線的外徑D,示數(shù)如圖乙所示,管線的外徑等于1.510mm;
(2)上列器材中,電壓表和滑動變阻器分別應(yīng)選EG(只填代號字母,如ABC).
(3)請在如圖丁方框中將該小組設(shè)計方案的實驗電路圖補充完整,要求電壓表與電流表的示數(shù)均能過半,并
能測量多組數(shù)據(jù),合金管線電阻用Rx表示.
(4)小組將測得的多組U、I數(shù)據(jù)繪制成U-I圖象如圖丙所示,并計算出圖象的斜率為K,同時用刻度尺測量出了管線的長度L.計算合金管線內(nèi)部空間截面積S0的表達式為πD24-ρLKR0(用已知量和所測物理量的符號如L、D、ρ、K、R0表示)

分析 (1)螺旋測微器的讀數(shù)方法是固定刻度讀數(shù)加上可動刻度讀數(shù),在讀可動刻度讀數(shù)時需估讀;
(2)本實驗需要用伏安法測量電阻,同時要結(jié)合電阻定律公式R=ρLS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,并進一步推導(dǎo)出公式.

解答 解:(1)螺旋測微器的固定刻度為1.5mm,可動刻度為1.0×0.01mm=0.010mm,所以最終讀數(shù)為1.5mm+0.010mm=1.510mm;
(2)由于電源電壓為3V,故電壓表選擇E;由于采用分壓接法,故滑動變阻器選用小電阻G;
(3)本題中應(yīng)用分壓式接法,為了保證電壓表讀數(shù)時能過半,串聯(lián)一定值電阻,電壓表接在待測電阻與定值電阻兩端;故電路如圖所示.
(3)根據(jù)歐姆定律,有R+R0=k;
根據(jù)電阻定律,有R=ρ LS,故截面積為:S=ρLKR0
故合金管線內(nèi)部空間截面積S0的表達式為πD24-ρLKR0
故答案為:(1)1.510;(2)EG;(3)如圖;(4)πD24-ρLKR0

點評 本題考查對電阻的測量,要求能對電學(xué)實驗要能設(shè)計出電路圖,并根據(jù)電路圖連接電路并得到待測量,還要會誤差分析,要注意在學(xué)習(xí)中加強訓(xùn)練.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

2.物理學(xué)家在微觀領(lǐng)域發(fā)現(xiàn)了“電子偶素”這一現(xiàn)象.所謂“電子偶素”就是由一個負(fù)電子和一個正電子繞它們連線的中點,做勻速圓周運動形成相對穩(wěn)定的系統(tǒng).類比玻爾的原子量子化模型可知:兩電子做圓周運動的可能軌道半徑的取值是不連續(xù)的,所以“電子偶素”系統(tǒng)對應(yīng)的能量狀態(tài)(能級)也是不連續(xù)的.若規(guī)定兩電子相距無限遠(yuǎn)時該系統(tǒng)的勢能為零,則該系統(tǒng)的最低能量值為E(E<0),稱為“電子偶素”的基態(tài).處于基態(tài)的“電子偶素”系統(tǒng),可能由于吸收一個光子而達到更高的能級,甚至正、負(fù)電子分離導(dǎo)致系統(tǒng)瓦解,也可能由于正、負(fù)湮沒而轉(zhuǎn)化為光子.已知基態(tài)對應(yīng)的電子運動的軌道半徑為r,正、負(fù)電子的質(zhì)量均為m,電荷量大小均為e,光在真空中傳播的速度為c,靜電力常量為k,普朗克常量為h.SKIPIF 1<0則下列說法中正確的是( �。�
A.該“電子偶素”系統(tǒng)可吸收任意頻率的光,使其達到能量值更高的激發(fā)態(tài)
B.若用光照射處于基態(tài)的“電子偶素”系統(tǒng),使其發(fā)生瓦解,則光的波長可以是滿足λhcE的任意值
C.若處于基態(tài)的“電子偶素”系統(tǒng)的負(fù)電子和正電子淹沒,轉(zhuǎn)化為1個光子,光子頻率為mc2h
D.若處于基態(tài)的“電子偶素”系統(tǒng)的負(fù)電子和正電子湮沒,轉(zhuǎn)化為2個光子,光子頻率為hmc2

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

3.有一種叫“飛椅”的游樂項目,示意圖如圖所示,長為L的鋼繩一端系著座椅,另一端固定在半徑為r的水平轉(zhuǎn)盤邊緣,轉(zhuǎn)盤可繞穿過其中心的豎直軸轉(zhuǎn)動.當(dāng)轉(zhuǎn)盤勻速轉(zhuǎn)動時,鋼繩與轉(zhuǎn)軸在同一豎直平面內(nèi),與豎直方向的夾角為θ,不計鋼繩的重力,則轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的角速度ω=gtanθr+Lsinθ

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

20.如圖所示,質(zhì)量為0.5kg的杯子里盛有1kg的水,用繩子系住水杯在豎直平面內(nèi)做“水流星”表演,轉(zhuǎn)動半徑為1m,水杯通過最高點的速度為4m/s,杯子可視為質(zhì)點,g=10m/s2,則下列說法正確的是( �。�
A.要使該表演能成功,杯子在最高點的速度不能超過10m/s
B.當(dāng)水杯經(jīng)過最高點時,水受到重力、彈力、向心力三個力的作用
C.最高點時,水對杯底的壓力大小為6N
D.最高點時,繩子拉力大小為14N

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

7.從地面上以初速度v0豎直上拋一質(zhì)量為m的小球,若運動過程中受到的空氣阻力f與其速率v成正比,比例系數(shù)為K.球運動的速率隨時間變化的規(guī)律如圖所示,t1時刻到達最高點,再落回地面,落地速率為v1,且落地前小球已經(jīng)做勻速運動.則下列說法正確的是( �。�
A.上升過程比下降過程所用時間長
B.比例系數(shù)K=mgv0
C.小球拋出瞬間的加速度大小為(1+v1v0)g
D.小球在下降過程中的加速度逐漸減小到零并保持不變,其變化快慢也逐漸減小到零并保持不變

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

17.以下是有關(guān)近代物理內(nèi)容的若干敘述,其中正確的是( �。�
A.一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應(yīng),改用波長較長的光照射該金屬可能發(fā)生光電效應(yīng)
B.康普頓效應(yīng)證實了光子像其他粒子一樣,不但具有動能,也具有動量
C.氡222的半衰期為3.8天,則質(zhì)量為4g的氡222經(jīng)過7.6天還剩下1g的氡222
D.玻爾理論解釋了原子發(fā)射出來的光子其譜線為什么是不連續(xù)的
E.重核裂變?yōu)閹讉€中等質(zhì)量的核,則其平均核子質(zhì)量會增加

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

4.如圖甲所示,理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為10:1,燈泡L的額定功率為6W,電表均為理想電表.若原線圈接入如圖乙所示的正弦交變電壓,開關(guān)S閉合后燈泡L恰正常發(fā)光.下列說法正確的是( �。�
A.副線圈交變電流的頻率為5HzB.電壓表的示數(shù)為4.24V
C.電流表的示數(shù)為0.2 AD.燈泡正常發(fā)光時的電阻為1.5Ω

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1.一根細(xì)繩繞過輕質(zhì)定滑輪,右邊穿上質(zhì)量M=3kg的物塊A,左邊穿過長L=2m的固定細(xì)管后下端系著質(zhì)量m=1kg的小物塊B,物塊B距細(xì)管下端h=0.4m處,已知物塊B通過細(xì)管時與管內(nèi)壁間的滑動摩擦力F1=10N,當(dāng)繩中拉力超過F2=18N時物塊A與繩之間就會出現(xiàn)相對滑動,且繩與A間的摩擦力恒為18N.開始時A、B均靜止,繩處于拉直狀態(tài),同時釋放A和B.不計滑輪與軸之間的摩擦,g取10m/s2.求:
(1)剛釋放A、B時繩中的拉力;
(2)B在管中上升的高度及B上升過程中A、B組成的系統(tǒng)損失的機械能;
(3)若其他條件不變,增大A的質(zhì)量,試通過計算說明B能否穿越細(xì)管.

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

3.一潛水員自水下目測站立于船頭的觀察者距水面高為h1,而觀察者目測潛水員距水面深h2,則(  )
A.潛水員實際深度大于h2,觀察者實際高度大于h1
B.潛水員實際深度小于h2,觀察者實際高度小于h1
C.潛水員實際深度大于h2,觀察者實際高度小于h1
D.潛水員實際深度小于h2,觀察者實際高度大于h1

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