2.有一根細(xì)長且均勻的空心金屬管線,樣品橫截面如圖1所示,長約30cm,電阻約為5Ω,已知這種金屬的電阻率為ρ,現(xiàn)在要盡可能精確測(cè)定它的內(nèi)徑d.
(1)用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬管線外徑D時(shí)刻度的位置如圖2a所示,從圖中讀出外徑為5.200 mm,應(yīng)用毫米刻度尺(選填“厘米刻度尺”或“毫米刻度尺”)測(cè)金屬管線的長度L;

(2)測(cè)量金屬管線的電阻R,為此取來兩節(jié)新的干電池、開關(guān)和若干導(dǎo)線及下列器材:
A.電壓表0~3V,內(nèi)阻約10kΩ;           B.電壓表0~15V,內(nèi)阻約50kΩ;
C.電流表0~0.6A,內(nèi)阻約0.05Ω;         D.電流表0~3A,內(nèi)阻約0.01Ω;
E.滑動(dòng)變阻器,0~10Ω;                  F.滑動(dòng)變阻器,0~100Ω.
要求較準(zhǔn)確地測(cè)出其阻值,電壓表應(yīng)選A,電流表應(yīng)選C,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選E;(填序號(hào))
(3)實(shí)驗(yàn)中某同學(xué)的實(shí)物接線如圖2b所示,請(qǐng)指出接線中的兩處明顯錯(cuò)誤.
錯(cuò)誤1:采用了電流表內(nèi)接法;
錯(cuò)誤2:導(dǎo)線連接在滑動(dòng)變阻器的滑片上.
(4)用已知的物理常數(shù)和應(yīng)直接測(cè)量的物理量(均用符號(hào)表示),推導(dǎo)出計(jì)算金屬管線內(nèi)徑的表達(dá)式d=$\sqrt{{D}^{2}-\frac{4ρIL}{πU}}$.

分析 (1)解決本題的關(guān)鍵掌握游標(biāo)卡尺讀數(shù)的方法,主尺讀數(shù)加上游標(biāo)讀數(shù),不需估讀.
(2、3)本實(shí)驗(yàn)通過歐姆定律結(jié)合電阻定律測(cè)量金屬桿的內(nèi)徑,根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理確定需要測(cè)量的物理量,通過測(cè)量的精確性角度選擇合適的器材,以及滑動(dòng)變阻器分壓、限流的接法、電流表內(nèi)外接的選擇.
(4)根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理,結(jié)合電阻定律,即可求出內(nèi)徑的表達(dá)式.

解答 解:(1)螺旋測(cè)微器的固定刻度為5.0mm,可動(dòng)刻度為20.0×0.01mm=0.200mm,
所以最終讀數(shù)為5.0mm+0.200mm=5.200mm.
為了提高精確度,因此應(yīng)用毫米刻度尺測(cè)金屬管線的長度L;
(2)兩節(jié)新的干電池電動(dòng)勢(shì)為3V,因此電壓表選擇3 V的量程,即為A;
因?yàn)殡娏恐凶畲箅娏鞔蠹s為Im=$\frac{E}{R}$=$\frac{3}{5}$A=0.6A,為了測(cè)量的精確,電流表應(yīng)選擇C,
滑動(dòng)變阻器采用限流式接法,因?yàn)榇郎y(cè)電阻較小,所以滑動(dòng)變阻器選擇E.
(3)由于待測(cè)電阻的平方小于電壓表與電流表內(nèi)阻的乘積,屬于小電阻,所以電流表采用外接法,
連接滑動(dòng)變阻器的滑片接頭錯(cuò)誤,應(yīng)該在接線柱;
(4)該實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量空心金屬管的內(nèi)徑,通過歐姆定律測(cè)出電阻的大小,結(jié)合電阻定律測(cè)出橫截面積,從而根據(jù)外徑求出內(nèi)徑的大小.故所需測(cè)量的物理量為金屬管的長度L、金屬管的外徑D、加在管兩端的電壓U、通過管的電流強(qiáng)度I.
根據(jù)歐姆定律得,R=$\frac{U}{I}$,
又R=ρ$\frac{L}{S}$,則S=$\frac{ρLI}{U}$,
因?yàn)镾=π($\frac{D}{2}$)2-π($\fracxltxusf{2}$)2,
解得d=$\sqrt{{D}^{2}-\frac{4ρIL}{πU}}$.
故答案為:(1)5.200; 毫米刻度尺;
(2)A; C; E;
(3)導(dǎo)線連接在滑動(dòng)變阻器的滑片上; 采用了電流表內(nèi)接法;
(4)$\sqrt{{D}^{2}-\frac{4ρIL}{πU}}$.

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵知道實(shí)驗(yàn)的原理,操作步驟,以及知道實(shí)驗(yàn)誤差形成的原因.掌握滑動(dòng)變阻器分壓、限流式接法的區(qū)別,以及電流表內(nèi)外接的區(qū)別.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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12.如圖所示,兩個(gè)質(zhì)量分別為m1=1kg、m2=2kg的物體置于光滑的水平面上,中間用輕質(zhì)彈簧秤連接.兩個(gè)大小分別為F1=4N、F2=10N的水平拉力分別作用在m1、m2上,則( 。
A.彈簧秤的示數(shù)是10 N
B.彈簧秤的示數(shù)是14 N
C.在突然撤去F1的瞬間,m1的加速度不變
D.在突然撤去F1的瞬間,m1的加速度大小為6m/s2

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13.一帶有乒乓球發(fā)射機(jī)的乒乓球臺(tái)如圖所示,發(fā)射機(jī)安裝于臺(tái)面左側(cè)邊緣的中點(diǎn),能以不同速率向右側(cè)不同方向水平發(fā)射相同的乒乓球.乒乓球l落到球網(wǎng)右側(cè)臺(tái)面邊緣上的中點(diǎn),乒乓 球2落到球網(wǎng)右側(cè)臺(tái)面邊緣上靠近中點(diǎn)的某點(diǎn).不計(jì)空氣阻力.則( 。
A.自發(fā)射到落臺(tái),乒乓球l與2的飛行時(shí)間相等
B.乒乓球l的發(fā)射速度大于乒乓球2的發(fā)射速度
C.落臺(tái)時(shí),乒乓球l的速度大于乒乓球2的速度
D.落臺(tái)時(shí),乒乓球l與2的重力做功的功率相等

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

10.如圖所示,一木塊沿光滑斜面下滑,下列說法正確的是( 。
A.木塊受重力、支持力的作用
B.木塊受下滑力、支持力的作用
C.木塊受下滑力、對(duì)斜面的壓力、支持力的作用
D.木塊對(duì)斜面的壓力是由于斜面發(fā)生微小形變而產(chǎn)生的

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

17.一汽車在公路上正以v0=72km/h的速度勻速行駛,突然,司機(jī)看見車的正前方x=56m處有一只狗,緊急剎車,若司機(jī)的反應(yīng)時(shí)間為0.5s,踩下剎車后汽車經(jīng)過4s才停下,求:
(1)汽車剎車的加速度
(2)從司機(jī)發(fā)現(xiàn)狗到汽車停下,車前進(jìn)的距離.

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

7.在“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中,下列方法中有助于減小實(shí)驗(yàn)誤差的是( 。
A.選取計(jì)數(shù)點(diǎn),把每打5個(gè)點(diǎn)的時(shí)間間隔作為一個(gè)時(shí)間單位
B.使小車運(yùn)動(dòng)的加速度盡量小些
C.舍去紙帶上開始時(shí)密集的點(diǎn),只利用點(diǎn)跡清晰、點(diǎn)間隔適當(dāng)?shù)哪且徊糠诌M(jìn)行測(cè)量、計(jì)算
D.適當(dāng)增加掛在細(xì)繩下鉤碼的個(gè)數(shù)

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

14.如圖所示,在水平力F拉著一物體在水平地面上做勻速直線運(yùn)動(dòng),從t=0時(shí)刻起水平力F的大小隨時(shí)間均勻減小,到t1時(shí)刻F減小為零.物體所受的摩擦力Ff隨時(shí)間t的變化圖象可能是( 。
A.B.C.D.

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科目:高中物理 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

11.某同學(xué)為驗(yàn)證“動(dòng)能定理”設(shè)計(jì)了如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置:用一個(gè)電磁鐵吸住一個(gè)小鋼球;當(dāng)將電磁鐵斷電后,小鋼球由靜止開始向下加速運(yùn)動(dòng);小鋼球經(jīng)過光電門時(shí),計(jì)時(shí)裝置將記錄小鋼球通過光電門所用的時(shí)間t,用游標(biāo)卡尺測(cè)出小鋼球的直徑d,用直尺測(cè)量出小鋼球由靜止開始下降至光電門時(shí)的高度h,當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間,那么

(1)測(cè)量小鋼球的直徑結(jié)果如圖1所示,則小鋼球的直徑d=1.326cm.
(2)忽略了空氣阻力的影響,該同學(xué)驗(yàn)證“動(dòng)能定理”的表達(dá)式為$gh=\frac{1}{2}\frac{ru2z8ry_{\;}^{2}}{{t}_{\;}^{2}}$(用題中字母表示).
(3)如果用這套裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,下面的做法能提高實(shí)驗(yàn)精度的是AC.
A.在保證其他條件不變的情況下,減小小球的直徑
B.在保證其他條件不變的情況下,增大小球的直徑
C.在保證其他條件不變的情況下,增大小球的質(zhì)量
D.在保證其他條件不變的情況下,減小小球的質(zhì)量.

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

12.下列用電器中,主要利用電流的熱效應(yīng)工作的是( 。
A.電風(fēng)扇B.電動(dòng)機(jī)C.抽油煙機(jī)D.電熱水器

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