有一根细长而均匀的金属管线样品,横截面如图1所示.此金属材料重约1~2N,长约为30cm,电阻约为10Ω.已知这种金属材料的电阻率为ρ,密度为ρ0.因管内中空部分截面积形状不规则,

◎ 题目

有一根细长而均匀的金属管线样品,横截面如图1所示.此金属材料重约1~2N,长约为30cm,电阻约为10Ω.已知这种金属材料的电阻率为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.现有如下材料可选:
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(50Ω,2A)
G.蓄电池(6V,0.05Ω)
H.开关一个,导线若干

魔方格

(1)除待测金属管线外,还应选用的材料有______(只填代号字母)
(2)在图2中把所选一起连成实际测量电路.
(3)实验中要测量的物理量有______计算金属管线内部空间截面积S0的表达式为S0=______.

◎ 答案

(1)本实验需要用伏安法测量电阻,根据欧姆定律,有R=
U
I
;同时要结合电阻定律公式R=ρ
L
S
,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,螺旋测微器测量直径,当然,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.
故答案为:ABCEFGH;
(2)由于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,金属丝电阻较小,因此电流表采用外接法,由此可得出实物图如下所示:

魔方格

(3)根据欧姆定律,有:R=
U
I

根据电阻定律公式有:R=ρ
L
S

由此解得:S=
ρIL
U

因此要用螺旋测微器测横截面边长a,用毫米刻度尺金属管线长度L,电压表示数U,电流表示数I,
因此金属管线内部空间截面积S0的表达式为:S0=a2-
ρIl
U

故答案为:横截面边长a、管线长度l、电压表示数U、电流表示数I,a2-
ρIl
U

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“有一根细长而均匀的金属管线样品,横截面如图1所示.此金属材料重约1~2N,长约为30cm,电阻约为10Ω.已知这种金属材料的电阻率为ρ,密度为ρ0.因管内中空部分截面积形状不规则,…”主要考查了你对  【实验:测定金属的电阻率】  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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