Question

有一根細(xì)長(zhǎng)且均勻的金屬管線樣品，橫截面如下圖所示。此金屬管線長(zhǎng)L約為30 cm，電阻約為10 Ω。已知這種金屬的電阻率為ρ，因管內(nèi)中空部分截面形狀不規(guī)則，無法直接測(cè)量，請(qǐng)你選用下列器材，設(shè)計(jì)合適的電路，測(cè)量中空部分的橫截面積S₀：

A.毫米刻度尺

B.螺旋測(cè)微器

C.電流表A₁(600 mA,1.0 Ω)

D.電流表A₂(3 A,0.1 kΩ)

E.電壓表V(3 V,6 kΩ)

F.滑動(dòng)變阻器R₁(2 kΩ,0.5 A)

G.滑動(dòng)變阻器R₂(10 Ω,2 A)

H.蓄電池E(6 V,0.05 Ω)

L.開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干

（1）應(yīng)選用的器材有___________________（只填器材前的字母代號(hào)）

（2）畫出你所設(shè)計(jì)的電路圖，要求盡可能測(cè)出多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

（3）實(shí)驗(yàn)中要測(cè)量的物理量：_________________。

金屬管線內(nèi)部中空部分截面積的表達(dá)式為：S₀=__________________________________。

Answer 1

（1）ABCEGHL

（2）電路如解析圖所示

（3）用螺旋測(cè)微器測(cè)橫截面邊長(zhǎng)a，用毫米刻度尺測(cè)金屬管線長(zhǎng)度L，電壓表示數(shù)U，電流表示數(shù)IS₀=a²-ρIL/U

解析：

（1）本實(shí)驗(yàn)先利用伏安法測(cè)樣品電阻，再利用電阻公式R=ρ計(jì)算導(dǎo)體截面積和中空面積。長(zhǎng)度用毫米刻度尺測(cè)量，截面邊長(zhǎng)用螺旋測(cè)微器測(cè)量。通過樣品最大電流I==0.6 A=600 mA，電流表應(yīng)選A₁。為調(diào)節(jié)方便，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用R₂。本實(shí)驗(yàn)應(yīng)選用的器材有ABCEGHL。

（2）由于實(shí)驗(yàn)要求盡可能多測(cè)數(shù)據(jù)，應(yīng)選用分壓接法。樣品電阻為小電阻，應(yīng)采用電流表外接法，電路如圖所示。

（3）由R=ρ,S₀=a²-S,R=解得S₀=a²-ρIL/U。