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0.1~0.2kg,长约30cm,电阻约为10Ω。已知这种金属的电阻率为。因管线内径太小,无

◎ 题目

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

◎ 知识点

    专家分析,试题“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0.1~0.2kg,长约30cm,电阻约为10Ω。已知这种金属的电阻率为。因管线内径太小,无…”主要考查了你对  【实验:练习使用示波器】,【实验:测绘小灯泡的伏安特性曲线】,【实验:伏安法测电阻】,【实验:探究影响导体电阻的因素】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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