物理步步高大一轮复习讲义答案 下载本文

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(2)移动滑动变阻器的滑片,以保证通电后电压表所在支路分压最小;闭合开关S1、S2,调节R1,使电压表的指针满偏;保持滑动变阻器滑片的位置不变,断开S2,调节电阻箱R0,使电压表的指针半偏,读取电阻箱的电阻值,此即为测得的电压表内阻.

(3)断开S2,调节电阻箱R0使电压表成半偏状态,电压表所在支路总电阻增大,分得的电压也增大,此时R0两端的电压大于电压表的半偏电压,故RV′>RV.

考点四 实验拓展与创新

11.[实验器材的创新]有一根细长且均匀的空心金属管线,长约30 cm,电阻约为5 Ω,已知这种金属的电阻率为ρ,现在要尽可能精确测定它的内径d.

(1)用螺旋测微器测量金属管线外径D时刻度的位置如图25a所示,从图中读出外径为________ mm,应用________(选填“厘米刻度尺”或“毫米刻度尺”)测金属管线的长度L;

图25

(2)测量金属管线的电阻R,为此取来两节新的干电池、开关和若干导线及下列器材: A.电压表0~3 V,内阻约10 kΩ B.电压表0~15 V,内阻约50 kΩ C.电流表0~0.6 A,内阻约0.05 Ω D.电流表0~3 A,内阻约0.01 Ω E.滑动变阻器,0~10 Ω F.滑动变阻器,0~100 Ω

要求较准确地测出其阻值,电压表应选____________,电流表应选__________,滑动变阻器应选__________;(填序号)

(3)实验中他的实物接线如图b所示,请指出接线中的两处明显错误.

错误1:___________________________________________________________________ 错误2:___________________________________________________________________ (4)用已知的物理常数和应直接测量的物理量(均用符号表示),推导出计算金属管线内径的表

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达式d=______________;

(5)在实验中,下列说法正确的是________. A.为使电流表读数明显,应使电流尽可能大些

B.为操作方便,中间过程可保持开关S一直处于闭合状态 C.千分尺的精确度是千分之一毫米 D.用千分尺测量直径时必须估读一位

答案 (1)5.200 毫米刻度尺 (2)A C E (3)导线连接在滑动变阻器的滑片上 采用了电流表内接法 (4)

4ρILD2- (5)D

πU

解析 (1)螺旋测微器的读数为: D=5 mm+20.0×0.01 mm=5.200 mm;

测量30 cm金属管长度时应用毫米刻度尺来测量.

(2)由于两节干电池的电动势为3 V,所以电压表应选A;由于通过金属管的最大电流为ImU3

== A=0.6 A,所以电流表应选C.为了较准确地测出其阻值,滑动变阻器应选E. Rx5

(3)由于待测金属管阻值远小于电压表内阻,所以电流表应用外接法,连线图中的两处明显错误分别是:

错误1:导线连接在滑动变阻器的滑片上; 错误2:采用了电流表内接法.

(4)设金属管线内径为d,根据电阻定律应有: ρL

R=,

1212πD-πd44U又R=,

I联立可得:d=

4ρILD2-

πU

(5)由金属的电阻率随温度的升高而增大可知,通过待测金属管线的电流不能太大,所以A错误;为减小温度的影响,中间过程应断开开关,所以B错误;千分尺的精确度是0.01 mm,1

即应精确到毫米,所以C错误;千分尺读数时必须估读一位,即估读到0.001 mm,所以

100D正确.

12.[液体电阻率的测量]如图26是一同学测量某导电液体电阻率的实物连线图.图中均匀的长直玻璃管内径为d,里面充满待测导电液体,玻璃管两端各装有一电极,电极距离为L.

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图26

(1)根据实物连线图在虚线框内画出实验的电路原理图,其中导电液体用电阻Rx表示.

(2)在接通电路前,为保证器材安全滑动变阻器的滑片P应移到最________端(填“左”或“右”).在电路调试时,该同学发现:闭合开关S1后,单刀双掷开关S2接到a接点时电压表示数为4.5 V、电流表示数为180 μA;单刀双掷开关S2接到b接点时电压表示数为4.6 V、电流表示数为164 μA.正式测量时,为减小实验误差,单刀双掷开关S2应接到________点(填“a”或“b”).

(3)该同学正确完成实验,测得该段液体的电阻R0,则该导电液体的电阻率的表达式为ρ=______________(用R0、L、d等表示). 答案 (1)如图所示

πR0d2(2)右 b (3) 4L

解析 (1)电路原理图如图所示

(2)接通电路前为保证电路的安全,应使滑动变阻器接入电路中的电阻最大,即滑片应移到最右端.分别使用内接法和外接法时电流表示数变化大,电压表示数变化小,说明电流表对示数影响较小,即电流表内阻远小于被测电阻,为减小误差应当采用电流表内接法,故接b点.

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URSd2πR0d2

(3)根据欧姆定律R=、电阻定律ρ=及S=π()可得电阻率ρ=. IL24L

13.[实验拓展]某些固体材料受到外力后除了产生形变外,其电阻率也要发生变化,这种由于外力的作用而使材料电阻率发生变化的现象称为“压阻效应”.现用如图27所示的电路研究某长薄板电阻Rx的压阻效应,已知Rx的阻值变化范围为几欧到几十欧,实验室中有下列器材:

图27

A.电源E(3 V,内阻约为1 Ω) B.电流表A1(0.6 A,内阻r1=5 Ω) C.电流表A2(6 A,内阻r2约为1 Ω) D.开关S,定值电阻R0

(1)为了比较准确地测量电阻Rx的阻值,根据虚线框内电路图的设计,甲表选用________(选填“A1”或“A2”),乙表选用________(选填“A1”或“A2”).

(2)在电阻Rx上加一个竖直向下的力F(设竖直向下为正方向),闭合开关S,记下电表读数,A1的读数为I1,A2的读数为I2,得Rx=________(用字母表示).

(3)改变力的大小,得到不同的Rx值,然后让力反向从下向上挤压电阻,并改变力的大小,得到不同的Rx值,最后绘成的图象如图28所示.当F竖直向下(设竖直向下为正方向)时,可得Rx与所受压力F的数值关系是Rx=________________.(各物理量单位均为国际单位)

图28

(4)定值电阻R0的阻值应该选用________________. A.1 Ω B.5 Ω C.10 Ω D.20 Ω I1r1答案 (1)A1 A2 (2) (3)16-2F (4)B

I2-I1

解析 (1)由于A1内阻确定,并且与待测电阻接近,与待测电阻并联,用来测出待测电阻Rx

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两端的电压,用A2测得的电流减去A1测得的电流就是流过待测电阻的电流,根据欧姆定律就可求出待测电阻的阻值,电路连接如图所示.

(2)待测电阻两端的电压U=I1r1,流过待测电阻的电流I=I2-I1,因此待测电阻的阻值为Rx=I1r1. I2-I1

(3)由图象的对称性可知,加上相反的压力时,电阻值大小相等;图象与纵坐标的交点为16 Ω,当R=7 Ω时,对应的力为4.5 N,因此函数表达式Rx=16-2F.

(4)整个回路总电流不能大于0.6 A,而电动势为3 V,因此总电阻应略大于5 Ω,而电源内阻约为1 Ω,因此定值电阻R0的阻值应选5 Ω,即可保证电流不超过量程,也保证电流不太小,两块电流表读数准确.

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