题目内容
【题目】如图甲所示,一根细长而均匀的合金管线样品,横截面为环形.此合金管线长度用L表示,外径用D表示,电阻约为5Ω.巳知这种合金的电阻率为ρ,且ρ受温度的影响很小,可以忽略.因管线内中空部分内径太小,无法直接测量.某实验小组设计了一个实验方案,测量中空部分的截面积S0,他们已选器材如下:
A.毫米刻度尺
B.螺旋测微器
C.电流表A(300mA,1.0Ω)
D.电压表V1(15V,约10kΩ)
E.电压表V2( 3V,约6kΩ)
F.滑动变阻器R1(2KΩ,0.5A)
G.滑动变阻器R2(10Ω,2A)
H.标准电阻(R0=5Ω)
I.蓄电池(3V,约0.05Ω)
J.开关一个,带夹子的导线若干
(1)小组同学用螺旋测微器测量该管线的外径D,示数如图乙所示,管线的外径等于 ______ mm;
(2)上列器材中,电压表和滑动变阻器分别应选 ______ (只填代号字母,如ABC).
(3)请在如图丁方框中将该小组设计方案的实验电路图补充完整,要求电压表与电流表的示数均能过半,并 能测量多组数据,合金管线电阻用Rx表示.
(4)小组将测得的多组U、I数据绘制成U-I图象如图丙所示,并计算出图象的斜率为K,同时用刻度尺测量出了管线的长度L.计算合金管线内部空间截面积S0的表达式为 ______ (用巳知量和所测物理量的符号如L、D、ρ、K、R0表示)
【答案】(1)1.510;(2)EG;(3)如图;(4)
【解析】
试题分析:(1)螺旋测微器的固定刻度为1.5mm,可动刻度为1.0×0.01mm=0.010mm,所以最终读数为1.5mm+0.010mm=1.510mm;
(2)由于电源电压为3V,故电压表选择E;由于采用分压接法,故滑动变阻器选用小电阻G;
(3)本题中应用分压式接法,为了保证电压表读数时能过半,串联一定值电阻,电压表接在待测电阻与定值电阻两端;故电路如图所示.
(3)根据欧姆定律,有R+R0=k;根据电阻定律,有R=,故截面积为:S=;
故合金管线内部空间截面积S0的表达式为